CC BY
231
|Л)иС)|(Р21ДАЛ9НЕЕ1Н;ЁБЁЗ]ЦО({В6БЗ11ЬКХН итной сепарации
В процентах
жл леза жл леза
+0,1 5,8 Х © т. Н. Гзогян,,7ЙЮ1 3,0
-0,1+0,074 8,4 20,2 6,38 .
-°ДШ+%22 34Г17 7,3 20,97 5,75
-0,05+0,044 4,9 25,12 4,63
-0,0Т4Н. Гзогян 73,6 28,98 80,2
К вопросу получения гематитового
КОНЦЕНТРАТА НА МИХАЙЛОВСКОМ ГОКЕ
Н
а Михайловском ГОКе технология обогащения смешанных гематито-магнетитовых кварцитов базируется на мокрой магнитной сепарации, которая позволяет успешно извлекать минералы, обладающие повышенными магнитными свойствами, но не применима к целой гамме слабомагнитных минералов, входящих в состав руд Михайловского месторождения.
По этой причине наблюдаются значительные потери металла с хвостами обогащения, т.к. из руды, содержащей 38-40 % железа общего, извлечение металла в концентрат составляет 52-56 %, остальное железо теряется с хвостами (26-28 %) .
Одной из важнейших проблем является размещение хвостов обогатительных фабрик, которую можно решить путем наиболее полного извлечения полезных компонентов. Складированные запасы хвостов составляют более 383 млн. т [1]. Следует учесть, что этот материал уже прошел энергоемкий процесс измельчения.
Основные потери железа с хвостами мокрой магнитной сепарации связаны с гематитом, силикатами, карбонатами и магнетитом. В год образуется до 16,2 млн т хвостов. Хвосты отделения обогащения Михайловского ГОКа являются потенциальным источником получения дополнительного концентрата. Они состоят в основном из кварца и
гематита, в значительном количестве содержат силикаты и карбонаты. Магнетит присутствует в виде свободных зерен мелких и тонких классов, а также в виде бедных сростков с гематитом и силикатами. Значительная часть бедных сростков представлена кварцем с точечными включениями гематита и магнетита. Размер бедных сростков колеблется от 0,05 до 0,16 мм, иногда достигая 0,38 мм, размер свободных зерен гематита - от 0,001 до 0,07 мм. Некоторая часть гематитовых зерен представлена богатыми сростками с кварцем и силикатами размером 0,07-0,1 мм. Характеристика по химическому и минеральному составу хвостов обогащения, распределение железа по классам крупности в хвостах магнитной сепарации, представлена в табл. 1, 2.
Проектом переработки смешанных железистых кварцитов было предусмотрено дообогаще-ние хвостов методом флотации, но из-за состояния экологии проект осуществлен не был.
Разработка технологии доизвлечения гематита из хвостов магнитной сепарации методом флотации была начата в 1965 году институтами Механобр и Механобрчермет.
Таблица 1
ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
_________________________________________________В процентах
Класс Массовая доля Минерал
крупности, мм компонента минерала
Р^общ. 26,59 1,303 магнетит
Ре А ^магн. 0,93 26,848 гематит
БеО 3,08
Ре20з 34,61 4,229 Г идроокислы
SiО2 53,31 железа
СаО 1,58
MgО 1,48 12,605 Силикаты
К2О+№2О 0,44 4,985 Рудные карбонаты
Р 0,074
ппп 3,59 Нерудные
АЪОз 0,27 2,138 карбонаты
ТЮ2 0,01 0,472 апатиты
S 0,06 46,676 кварц
1пО 0,039
0215 0,169 0,746 прочие
м2 2,826
^еаба 0,770
В 1966-1967 гг. институтом Механобр проводились лабораторные исследования дообогащения хвостов Михайловского ГОКа по трем технологическим схемам: прямой и обратной флотации и магнитного обогащения в слабом и сильном полях.
Лучшие результаты получены в режиме обратной флотации. Содержание железа в концентрате составляло 62,86 % против 59,2 и 60,2 % в режиме прямой флотации и магнитного обогащения при извлечении 85,07 % против 82,7 - 86,1 %, соответственно.
Исследованиями института Механобрчермет, проведенными на опытной фабрике в режиме обратной анионной флотации по схеме с полным замкнутым водооборотом, показана возможность получения концентрата с содержанием железа 58,7 % при его извлечении 65,4 %.
По магнитной схеме дообогащения хвостов, измельченных в две стадии (95 % класса минус 74 мкм), получен концентрат содержащий 59 % железа при снижении извлечения железа до 62,763,8 %, соответственно.
Исследованиями магнитного обогащения хвостов Михайловского месторождения на сепараторах типа «Джонс», проведенными в 1974 году Канадским отделением фирмы Ферро-Магнетик и на опытно-промышленной секции МГОКа, получен концентрат с содержанием железа 60,0 % при извлечении 65,3 %.
По обжигмагнитной схеме возможно получение концентрата с содержанием железа 64,2 % при его извлечении 80,2 %.
Институтом Механобрчетмет было показано, что обогащение данного типа руд только одним флотационным методом нерационально вследствие высоких эксплуатационных затрат, во многом зависящих от расхода и стоимости дефицитных и часто токсичных реагентов. Применение обжигмагнитной технологии также мало перспективно и требует высоких энергозатрат (табл. 3).
Из представленных в табл. 3 данных видно, что наиболее перспективны магнитная и магнитно-флотационная технологии, которые близки по энергозатратам, но магнитно-флотационный концентрат содержит вдвое меньше кремнезема, что определяет его высокую металлургическую
ценность [2]. Практика обогащения таких руд, как в нашей стране, так и за рубежом, отдает преимуществ магнитному методу обогащения. Это связано, главным образом, с экологическими
последствиями применения исследованных методов.
За последние годы проведен комплекс работ (лабораторных, полупромышленных и промышленных) по исследованию возможности доизвле-чения железа из хвостов магнитной сепарации при переработке бедных руд. Исследования проводились по технологии магнитного дообогаще-ния в полях высокой интенсивности, методом прямой и обратной флотации, методом гравитации и по комбинированным схемам.
В 1983 году были проведены промышленные испытания дискового сепаратора (разработка Московского горного института). Напряженность магнитного поля на дисках составляла от 2000 до 2200 Э, производительность сепаратора изменялась от 2700 до 5600 м3/час. Был получен продукт с массовой долей железа общего от 40 до 45,6 %, его выход составил от 5,8 до 18,4 %.
С целью дораскрытия минералов были проведены испытания в лабораторных, полупромышленных условиях с доизмельчением хвостов до содержания класса минус 44 мкм 90,7 %. Измельченный продукт подвергался обогащению в слабом магнитном поле (Н-1100 Э) и после сгущения обогащался в сильном магнитном поле (Н=9000 Э; 12000 Э; 14000 Э). При различных режимах сепарации в сильном магнитном поле получен продукт с массовой долей железа общего 46-48,2 % и выходом 50-54,6 %.
Следует отметить, что испытания при высоких значениях напряженности (12000, 14000 Э) магнитного поля сопряжены с резким падением производительности сепаратора и увеличением потерь железа с хвостами (до 26 % против 19-20 %). В промышленных условиях на опытно-промышленной секции МГОКа прово-
Таблица 3
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО УДЕЛЬНОМУ РАСХОДУ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ПО РАЗЛИЧНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ ОБОГАЩЕНИЯ
Технология Расход условного топлива на 1т концентрата Энергозатраты на 1 т концентрата, руб
Обжигмагнитная 0,197 6,05
Магнитно-флотационная 0,063 2,55
Магнитная 0,053 2,19
Рис. 1. Варианты технологических схем по дообогащению хвостов магнитной сепарации с использованием винтовых плотносепараторов
дились испытания по дообогащению хвостов ММС по одно- и двухстадийным схемам обогащения с применением импортных (типа «Джонс» ДР-317) и отечественных (2/2 ЭРФМ-160) сепараторов.
В контрольных испытаниях при конечной крупности измельчения 95-96 % минус 45 мкм получен продукт с массовой долей железа 42-48 % и выходом 19 %.
Следует отметить, что продукт такого качества (железистый) в течение 2-х лет являлся дополнительным для комбината товаром для реализации.
Доработка такого продукта методом прямой анионной флотации позволила увеличить массовую долю железа общего в концентрате до 55,3 % при выходе 9,3 %.
Методом магнитного обогащения в высокоинтенсивных магнитных полях на Михайловском ГОКе получен концентрат с массовой долей железа общего не выше 48 % при увеличении годовой потребности в электроэнергии на 350 млн кВт/час.
Исследованиями, проведенными в ИПКОН РАН и МГУ было установлено, что оптимальной напряженностью для слабомагнитных минералов Михайловского месторождения является область 2000-4000 Э [3]. В связи с этим были запланированы опытно-промышленные испытания в институте «Механобрчермет» (г. Кривой Рог) на опытном образце сепаратора карусельного типа. Но, к сожалению, такие испытания проведены не были.
Отечественными и зарубежными исследователями показана высокая эффективность разделения на сепараторах такого типа (табл. 4).
Анализируя достоинства и недостатки методов доизвлечения железа из хвостов мокрой магнитной сепарации, можно сделать заключение, что наиболее перспективным направлением, на наш взгляд, является метод гравитационного доизвлечения, как наиболее экономичный и экологически безопасный [5, 6].
Исследования, проводимые на различных гравитационных аппаратах, показали возможность доизвлечения до 5-6 % гематита (от исходного) с массовой долей железа в концентрате 56-61 %. Дальнейшее проведение испытаний в данной области для комбината весьма актуально.
В 1991 году государственным научно-производствен-ным предприятием «Виток» (г. Апатиты) проведены технологические исследования по доизвлечению слабомагнитных минералов из пробы хвостов мокрой магнитной сепарации. Испытание пробы проводилось на полупромышленном гравитационном стенде предприятия, укомплектованного винтовым плотносепарато-ром с диаметром желоба 1500 мм.
На основе полученных результатов разработаны два варианта технологии обогащения отвальных хвостов магнитной сепарации, которая
включает основную концентрацию на винтовых аппаратах, перечистную и контрольные операции (рис. 1).
По первому варианту (рис. 1.1) производятся два товарных продукта, концентрат с массовой долей железа 60,0 % (выход 1,69 %, извлечение железа 3,25 %) и продукт с массовой долей железа 53,0 % (выход 7,45 %, извлечение железа 12,65 %).
Во втором варианте (рис. 1.2) технология по-
Таблица 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫХ СЕПАРАТОРОВ [4]
Показатели Тип сепараторов
ДР-317 «Рапид» «Ридингэ- 16-поул» «Крупп- Сол» «Сала Карусель»
Содержание железа, %
в руде 43,7 43,7 43,7 43,7 43,7
в концентрате 50,5 55,0 47,5 51,0 61,5
Извлечение железа, % 58,0 49,0 53,0 48,0 73,0
Удельный расход электроэнергии, кВтч/т питания 0,5 2,6 0,84 3,45 2,4
Рис. 2. Принципиальная схема дообо-гащения хвостов
зволяет работать в режиме получения продукта с массовой долей железа 53,0 % при выходе 9,14 % и извлечении железа 15,52 %.
В обоих вариантах технологии сбросовая часть материала (хвосты) имеют массовую долю железа около 29 % и выход более 90 %.
В 1996 году и по настоящее время исследования в области до-обогащения продолжаются совместно с институтами «Механобр» (г. Санкт-Петербург), ТулНИГП (г. Тула), МГГУ (г. Москва).
Совместно с институтом ТулНИГП разработана принципиальная схема дообогащения хвостов (рис. 2) по гравитационной технологии. Технология была опробована только в лабораторных условиях.
В настоящее время на технологической секции комбината произведен монтаж оборудования фирмы Falcon (Канада) с целью подтверждения эффективности разработанной технологии и прогнозируемых результатов.
Принцип действия центробежного концентратора основан на непрерывном разделении материала по удельной плотности в высокоградиентном (до 300G) гравитационном поле [7].
В период отработки технологии и проведения пуско-наладочных работ получен
продукт с массовой долей железа 47-61 % при выходе от исходной руды 5-12 % [8].
Таким образом, использование различных методов обогащения текущих хвостов Михайловского ГОКа с целью извлечения из них дополнительного количества железа показало, что наиболее перспективным для этих целей может быть применение центробежных концентраторов.
Разработка и внедрение технологии позволит получить дополнительно около 1,6 млн. тонн гематитового продукта при минимальных текущих затратах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дремин А.И., Минеев В.И. Проблемы рационального освоения Михайловского месторождения //Горный журнал. - 1996. - № 1-2.
2. Остапенко П.Е. Обогащение железных руд. М.: Недра, 1977.
3. Гзогян Т.Н., Хабаров В.И. и
др. Магнитные свойства искусственных железистых кварцитов и мелкодисперсных гемати-
тов//Комбинированные методы
переработки руд.- М.: Недра,
1988.
4. Гзогян Т. Н. Интенсификация магнитной сепарации окисленных железистых кврцитов на основе электрохимических воздействий. - Дис. канд. техн. наук. - М.: 1991.
5. Суббота Л.В., Богудлов Ф.А. Разработка технологии обогащения тонкоизмельченных окисленных железных руд с использованием гравитационных аппаратов // Новые способы и аппараты для обогащения руд черных металлов. М., 1986.
6. Акатов А.И., Смирнов Л.В. Совершенствование технологии
извлечения гематита из руды Оленегорского месторождения
//Обогащение руд. 1987, - № 5.
7. Царьков В.А. Зарубежные
аппараты для центробежного гравитационного обогащения
//Горный журнал. - 1999. - № 3.
8. Gzogyan T.N., Tchmyrev A.V., Enareva E.M. Centrifugal Gravity Concentrator for Recovery of Hematite from Tailinds of Mir-hailovsry GOK LIMS. //Obogashcheniye rud, 2000, -Special issue for the XXII...MPC/
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =
Гзогян Татьяна Николаевна - кандидат технических наук, начальник ЦТЛ, ОАО «Михайловский ГОК», г. Железногорск, Курская область.
^^
