Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Магнитное обогащение

Метод электромагнитного обогащения руд наиболее распространен на предприятиях черной металлургии России и стран СНГ. До 90% железорудного концентрата производят, используя этот метод, основанный на различной магнитной проницаемости минералов, входящих в состав руды, успешно применяется для обогащения магнитных железняков.

Используется мокрое, сухое или комбинированное (сухая сепарация с последующей мокрой) магнитное обогащение. Методом мокрой магнитной сепарации обогащается более 75% железной руды. При мокром обогащении руду с водой (пульпу) подают в ванну под вращающийся барабан с электромагнитом, который извлекает из пульпы ферромагнитные материалы (мокрая магнитная сепарация используется на ЛГОКе при получении высококачественного дообогащенного железорудного концентрата для ОЭМК; раздел 4.2.1 учебника).

При сухом обогащении руду загружают на барабаны магнитных сепараторов.

Схема ленточного сухого магнитного сепаратора представлена на рис. 4 а.

Рис. 4а Магнитный сепаратор ленточного типа

На питающую ленту (3) из бункера (1) подается шихта, а ее магнитная фракция снимается транспортерной лентой (2).

Над нижней ветвью ленты (2) внутри сепаратора установлены электромагниты. Частицы железной руды под действием магнитных сил “прилипают” к нижней ветви ленты (2) и транспортируются ею в бункер или на склад железорудного концентрата, а пустая порода (немагнитная) сбрасывается питающей лентой (3) в отвальный бункер (4).

Производительность такого сепаратора достигает 25 т/ч.

Наибольший эффект работы сепаратора получается на сильномагнитных рудах (магнетиты, титано-магнетиты, слабоокисленные мартиты – >7).

Удельная магнитная восприимчивость обогащаемого материала в системе измерений СИ (куб.м/кг) вычисляется по формуле:

где I – интенсивность намагничивания тела (материала), кА;

r - плотность (удельный вес) материала, кг/м³;

H – напряженность магнитного поля:

(40…100) кА/м (500…1200 эрстед) – для сильномагнитных руд;

(160…1600) кА/м (2000…20000 эрстед) – для слабомагнитных руд (гематиты– Fe₂O₃; сидериты - FeCO₃).

Для сильномагнитных материалов показатель [X_y]>3×10^-6 м³/кг.

При магнитной сепарации от железосодержащих (магнитных) фракций отделяются немагнитные материалы (кварц, алюмосиликаты, полевой шпат, цветные металлы).

Процесс сухого магнитного обогащения сопровождается выделением, достаточно, большого количества токсичной пыли и экологически вреден. Процесс используется для переработки металлургических шлаков в отвалах доменных и сталеплавильных цехов с целью извлечения железосодержащих компонентов и их дальнейшего использования в металлургической шихте. Такая технология используется на ОЭМК.

Схема барабанного сепаратора мокрого обогащения представлена на рис. 4 б.

Рис. 4б Барабанный магнитный сепаратор

Необогащенную руду подают через входной люк (8). Частицы оксидов железа под действием магнитов (2), установленных внутри вращающихся барабанов (1), “прилипают” к их поверхности и переносятся до загрузочного лотка левого барабана (5). “Хвосты” ссыпаются в приемник (6), а пульпа сливается в коллектор через приемники (5) под обоими барабанами. Очистка поверхности правого барабана производится смывной водой (9), а левого – щетками (3). Сливные (промывные) воды, содержащие железо, подвергаются повторному обогащению.

Производительность таких установок достигает и даже превышает 400 т/ч при крупности кусков руды (менее 0, до 6) мм и частоте вращения барабанов (20…30) об/мин (мин ^-1).

Степень обогащения руды зависит от степени ее измельчения перед обогащением. Чем меньше фракция помола руда, тем выше степень обогащения. Хорошие результаты обогащения получаются при измельчении руды до 0,2 мм и менее. В таких случаях, содержание железа в концентрате может достигать 60%, выход концентрата [g]=57%, а степень извлечения железа из руды [e]=80%. С “хвостами” теряется 15% исходного железа руды и содержание железа в “хвостах” достигает 13%.

Мокрая магнитная сепарация не дает пыли, но применяется только для обогащения мелких фракций материала (менее 3 мм). В промышленности применяются барабанные, ленточные, шкивные, роликовые, кольцевые магнитные сепараторы. Размеры магнитных барабанов: (600…900)´(1000…2500) мм, производительность установок – (20…50)т/час.

Схемы обогащения железных руд могут включать несколько операций сухой и мокрой магнитной сепарации с промежуточной сортировкой.

Отступление 1. Высококачественный дообогащенный железорудный концентрат, производимый на ЛГОКе для ОЭМК, получают по следующей технологической схеме [8]:

- исходный рядовой концентрат (68,7%Fe; 2,7%SiO₂; 50% в пульпе);

- сгущение до 60%;

- уплотнение до 65% по твердой фракции;

- двухстадийное измельчение в шаровых мельницах до 97% класса 0,045 мм;

- три стадии мокрой магнитной сепарации на переменном токе;

- классификация (флотация) – раздел 3.6.5 учебника;

- обесшламливание (дешламация);

- перекачка пульпы на начальную насосную станцию для ОЭМК (н. м. 70% Fe и н. б. 2,7% SiO₂);

- перекачка на фильтрование пульпы для производства металлизованных брикетов ЛГОКа.

На СГОКе схема обогащения аналогична ЛГОКу, но степень обогащения соответствует ее цели – получению рядового железорудного концентрата для доменного производства (до 66,3% Fe).

Для слабомагнитных руд применяют следующие технологии магнитного обогащения:

- в полиградиентных шариковых сепараторах (рабочее пространство между магнитными полюсами заполнено стальными шарами; в точках касания шаров создается очень высокая напряженность магнитного поля, что позволяет извлекать магнитный материал из пульпы); этот метод обогащения получил название магнитной сепарации в сильном поле; производительность до 2000 т/сутки [5];

- магнетизирующий обжиг руды (трубчатые вращающиеся обжиговые печи, реакторы с “кипящим” слоем; шахтные печи, вихревые камеры).

Для последующего традиционного магнитного обогащения немагнитных бурых (лимонит 2Fe₂O₃×3H₂O или гетит Fe₂O₃×H₂O) и красных (Fe₂O₃) железняков их вначале подвергают магнетизирующему обжигу при (600…800)°С в печи с восстановительной атмосферой (природный газ – CH₄ и некоторый недожег топлива):

3Fe₂O_{3 +}CO «2 Fe₃O₄ + CO₂

3Fe₂O_{3 +}H₂ «2 Fe₃O₄ + H₂O

Охлаждение продукта также производится в восстановительной атмосфере. Производительность установки до 2 тыс.т/сутки. Способы магнетизирующего обжига довольно сложны и дороги, поэтому их применение целесообразно лишь только тогда, когда невозможно применить магнитные сепараторы с высокой напряженностью магнитного поля.

Флотация

Технология используется для обогащения марганцевых руд, дообогащения железорудных концентратов, а также для извлечения металлов из “хвостов” магнитного и гравитационного обогащений. Метод основан на различии физико-химических свойств поверхностей различных минералов.

Пенная флотация базируется на том, что одни минералы (находясь в тонко измельченном состоянии и в водной среде) не смачиваются водой, а “прилипают” к пузырькам воздуха и “всплывают” (флотируют) на поверхность раздела сред, как на воздушном шаре. Образуется минерализованная пена из гидрофобных материалов, а гидрофильные материалы (пустая порода) остаются на дне резервуара и в пульпе.

Пульпу в резервуаре активно перемешивают пузырьками сжатого воздуха.

Природные (естественные) свойства гидрофильности или гидрофобности материала можно искусственно изменить с помощью специальных флотационных реагентов:

- коллекторы флотации (собиратели) – органические вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности минералов и усиливающие их гидрофобные свойства; в обогащении сернистых руд применяются ксантогенаты (продукты взаимодействия сероуглерода, щелочи и спирта), а для окисленных руд – жирные кислоты и их мыла (олеиновая кислота, талловое масло, мыло);

- активаторы флотации – медный купорос CuSO₄ и сернокислый натрий Na₂SO₄;

- депрессоры флотации – известь, цианиды, крахмал, клей, жидкое стекло, серная кислота H₂SO₄;

- пенообразователи – сосновое масло, креозол, спирты, дешевые синтетические материалы.

Обычно, в пене собирается концентрат полезных минералов (прямая флотация), но иногда идет процесс обратной флотации, когда в пене собираются “хвосты” процесса обогащения руды.

Процесс осуществляется на флотационных машинах механического (наиболее распространенного) типа в бетонных резервуарах, куда подают пульпу (раствор тонкоизмельченного железорудного концентрата в воде с добавками флотационных реагентов). Пульпа в резервуарах непрерывно перемешивается механическими лопастями мешалок, которые и засасывают из атмосферы воздух. Используются машины пневматического и комбинированного типов. Пульпа последовательно проходит по ваннам машины, а минерализованная пена собирается вращающимися скребками (лопастями, гребками). Производительность машины – (10…20) т/ч.

Технологию флотационного обогащения целесообразно применять в следующих производственных целях:

- обогащение руд цветных металлов и марганцевых руд;

- дообогащение железорудных концентратов с (70…72)% Fe;

- дообогащение “хвостов” после их повторной магнитной или гравитационной сепарации.

Эффект флотации был показан в разделе 3.6.4., на примере подготовки дообогащенного железорудного концентрата для ОЭМК [8].

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒