CC BY
42
© В.Г. Андреев, В В. Кармазин, 2012
УДК 622.7
В.Г. Андреев, В.В. Кармазин
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СЕПАРАТОРА ВСПБМ-90/100 НА ОФ МИХАЙЛОВСКОГО ГОКА
Представлены результаты промышленных испытаний в условиях Михайловского ГОКа высокоселективного мокрого магнитного сепаратора, предназначенного для обогащения магнетитовых кварцитов. Его внедрение позволит решить проблему стадиального обогащения тонковкрапленных магнетитовых кварцитов с последовательным выведением из схемы кондиционных концентратов. Это даст возможность повысить качество концентратов, а также снизить капитальные и эксплуатационные расходы при обогащении железорудного сырья.
Ключевые слова: магнетитовые кварциты, мокрая магнитная сепарация, технологическая схема, ВСПБМ, магнитная флокуляция, вращающаяся магнитная система, качество концентратов.
Традиционно во всем мире обогащение магнетитовых кварцитов и руд осуществляется магнитным методом в слабом магнитном поле в две-пять стадий на барабанных магнитных сепараторах различных типов при измельчении от одной до трех стадий. Основным направлением развития технологии обогащения железных руд является стадиальное удаление конечных продуктов из продуктов переработки по мере их раскрытия в процессах дробления и измельчения.
Однако, по общепринятой во всем мире технологии магнитного обогащения железных руд на всех уровнях стадиально выделяют только отвальные продукты, а конечные концентраты возможно выделять по мере раскрытия на любой стадии только с помощью сухой центробежной сепарации во вращающемся магнитном поле (СЦМС), которую не применяют по экологическим соображениям[1,2].
Совершенствование магнитных схем путем увеличения числа стадий измельчения и обогащения из-за технико-экономических показателей, су-
щественно убывающих по мере снижения качества исходной руды, не компенсирует экономических затрат и на сегодня практически исчерпано. При увеличении числа перечисток в основных операциях обогащения (магнитная сепарация и дешламация) прирост содержания железа в пром-продукте становится все меньше, а содержание железа в хвостах возрастает, т.е. наращивание числа перечисток становится тоже нецелесообразным. По-видимому, это связано с тем, что дублируется один и тот же механизм разделения, который применяется в существующих дешламаторах и магнитных сепараторах, что подтверждает анализ движения готового класса. Основной же операцией магнитных схем обогащения современных ГОКов является мокрая магнитная сепарация, которая обычно осуществляется с помощью барабанных сепараторов типа ПБМ.
Однако, принципиально схемы обогащения пока неизменны и тради-ционны: мокрая магнитная сепарация выделяет в конечный продукт — хво-
+1,2 -+0,56 -Ю.28 +0,16 +0,074 +о,056 +€,044 -0,044
□ Свободный магнетит Класс крупности, мм
В Магнетит в сростках с нерудными минералами П Нерудные минералы в сростках с магнетитом
Рис. 1. Вещественный состав магнетнтовых концентратов 1-111 стадий обогащения, содержащих 53,2; 62,2 и 65,1 % Ре для ОФ МГОКа (1-первая стадия; 2 - третья стадия; 3 - пятая стадия обогащения соответственно)
сты только немагнитные зерна пустой породы, а основная масса продукта транспортируется далее по схеме. Постадиальная скорость роста содержания магнетита невелика и растёт за счёт раскрытия сростков при измельчении; при этом раскрытые зёрна магнетита переизмельчаются и механически транспортируются из стадии в стадию. В результате магне-титовые концентраты получают сравнительно низкого качества, что поддерживает доменное производство -технологию XIX века[1].
Если рассмотреть вещественный состав магнетитовых концентратов I-III стадий обогащения на примере МГОК (рис. 1.), то можно увидеть, что уже после I стадии измельчения более трети магнетита находится в виде свободных зёрен, т.е. раскрыты и нет никакой необходимости отправлять его на измельчение во II и III стадии
измельчения. Логично было бы выделить раскрытые зёрна магнетита из схемы обогащения по мере их раскрытия, уменьшая при этом количество продукта, направляемого в последующие стадии измельчения.
По существующей технологии Михайловского ГОКа при содержании в исходной руде до 40 % железа получают конечный концентрат с содержанием 64—66 % и хвосты с содержанием менее 26 % железа. Извлечение железа в концентраты из руды составляет около 60 %, что значительно ниже среднего по ГОКам РФ, особенно если учесть, что окисленная половина добытой руды направляется в отвал.
Для решения этой проблемы требуется высокоселективный мокрый магнитный сепаратор промышленного типа, который способен отделить чистый магнетит от его сростков и по
Рис. 3. Магнитная система МС-3
стадиально выводить его в товарный концентрат. Многочисленные попытки многих исследователей создать та-
кие конструкции были иногда положительными в технологическом плане, но экономически несостоятельными, либо мало работоспособными, по крайней мере, они так и не были доведены до внедрения в промышленных условиях [2,3,4].
' В НТЦ МГГУ был разработан и изготовлен сепаратор ВСПБМ 90/100 с вращающейся магнитной системой, предназначенный для мокрого магнитного обогащения измельченных сильномагнитных руд с возможностью селективного выделения раскрытых зерен ферромагнитных минералов и получения высококачественных концентратов.
Разделение тонкоиз-мельченных сильномагнитных материалов в данном сепараторе производится во вращающемся магнитном поле, которое разрушает магнетитовые флоку-лы. Размер флокул обратно пропорционален частоте магнитного поля. Достаточно полное разрушение флоккул, которое позволяет получать высококачественные концентраты, достигается при частоте 150 — 200 Гц.
Таким образом, главным параметром магнитного поля является частота его вращения, которая достигается регулируемыми скоростями вращения барабана и магнитной системы (последняя вращается навстречу первой) и малым шагом полюсов магнитной системы.
Таблица 1
Данные о работе магнито-обогатительного оборудования на технологической секции №7 ОММО ДОК МГОКа
Питание Концентрат Прирост Стадия
40,6 48,0 7,4 ММС I ст
48,0 53,3 5,3 МЛ 1ст
53,3 57,9 4,6 ММС II ст
57,7 62,2 4,5 МЛ 2 ст
62,2 64,6 2,4 ММС III (1 прием)
64,6 65,0 0,4 ММС III (2 прием)
65,0 65,1 0,1 МЛ 3 ст
Шаг полюсов магнитной системы (МС) сепаратора также регулируется но дискретно, путем замены ее полюсных блоков, выполненных из неодим-железо-боровых магнитов на трех уровнях: 38; 76; 113,5 мм. Практически сепаратор комплектуется тремя магнитными системами: МС-1, шаг 113,5 мм (рис. 2); МС-2, шаг 76 мм и МС-3, шаг 38 мм (рис. 3).
До настоящего времени все промышленные испытания сепаратора ВСПБМ - 90/100 на ЛГОКе, проводились только с первой системой (МС-1), рассчитанной на работу после первой стадии измельчения, на магнитных продуктах первых приемов сепарации, т.е. на относительно грубом материале. Испытания на Михайловском ГОКе проводились на третьей магнитной системе с малым шагом (МС-3).
При испытаниях на ЛГОКе из концентрата ММС после первой стадии самоизмельчения удавалось выделить магнетитовый продукт с Реобш=68,5 % при выходе до 20 %, который объединяли с товарным концентратом. Прирост качества в этой операции составлял 10 % Реобш.[5]
Испытания сепаратора ВСПБМ -90/100 (рис. 6) проводились в три этапа на участке мокрой магнитной сепарации технологической секции №7 ОММО ДОК Михайловского ГОКа, поэтому для оценки работы
сепаратора будут рассматриваться только те результаты, которые были получены в результате опробования в ЦТЛ ОММО ДОК на данной секции (табл. 1).
Следует провести анализ работы действующего оборудования на фабрике прежде, чем приступать к рассмотрению результатов промышленных испытаний сепаратора ВСПБМ (рис. 4, 5)
Анализируя таблицу и графики, не трудно заметить, что с каждой последующей операцией вместе с увеличением содержания общего железа в исходной руде падает его (содержания) прирост в концентрат. Это связано как со снижением разности по крупности частиц, снижением количества чистого магнетита и увеличением отношения количества сростковой части к общему содержанию, так и с типом сепараторов, применяемых на данный момент и несовершенством их конструкции.
На графиках (рис. 4,5) видно, что с увеличением номера стадии прирост содержания железа общего снижается.
На первом этапе испытаний в качестве питания на сепаратор подавалось питание гидроциклонов диаметром 500 мм (ГЦ 500). Всего было проведено 55 опытов. Массовая доля железа общего в питании изменялась
Содержание Ре0&цв питании,% Рис. 4. Зависимость содержания железа общего в концентрате от содержания в исходной руде
Номер стадии
Рис. 5. Прирост общего железа в концентрат от стадии (включая приемы)
Рис. 6. Внешний вид сепаратора ВСПБМ - 90/100, установленного на обогатительной фабрике ОАО «Михайловский ГОК
от 48,7 % до 53,1 % и в среднем составила 50,6 %. При этом качество полученного на сепараторе концентрата по массовой доле железа общего изменялось от 53,1 % до 58,1 % и в среднем составило 55,4 %. Прирост железа общего при работе сепаратора изменялся от 3,2 % до 7,2 % и в среднем составил 4,9 %.
При этом массовая доля класса минус 0,044 мм (готового класса) в
питании сепаратора составила 23 %, массовая доля свободных рудных — 37,4 %, коэффициент раскрытия рудной фазы — 60,8 %.
Первый этап испытаний показал невозможность стабильной работы сепаратора на этом питании и получения готового товарного продукта из питания ГЦ-500. Наличие в питании металлических частиц (скрапа) и слишком высокая крупность частиц ведут к разрушению барабана, а низкое содержание раскрытого класса в питании не позволило раскрыть сепаратору всех своих технических возможностей.
На втором этапе испытаний к сепаратору ВСПБМ - 90/100 подавались пески дешламации первого приема (питание III стадии ММС) технологической секции №7. За время второго этапа испытаний было проведено 75 опытов. Производительность сепаратора по твердому изменялась с 8,3 т/ч до 17,1 т/ч и в среднем составила 11,7 т/ч. Колебания производительности сепаратора по твердому связано с изменением плотности питания — от 1218 г/дм3 до 1375 г/дм3, в среднем плотность
Рис. 7. Статистика опытов ВСПБМ-90/100
питания составила 1313 г/дм3. Анализ результатов испытаний показал, что массовая доля железа общего в питании сепаратора изменялась от 47,4 % до 51,0 % и в среднем составила
49.1 %. При этом качество полученного концентрата по массовой доле железа общего изменялось от 57,2 % до
61.2 % и в среднем составило 59,8 %. Прирост железа общего при работе сепаратора изменялся от 8,7 % до 12,1 % и в среднем составил 10,7 %.
Статистически обработанные результаты испыгтаний всех анализов приведены на рис. 7 в зависимости от режимов его работы. Полученные данные подтверждают возможность получения товарного концентрата после второй стадии измельчения и позволяют говорить о хороших перспективах использования сепаратора ВСПБМ -90/100 в промышленный условиях ОАО «Михайловский ГОК». К сожале-
нию, подать на сепаратор концентрат 3-ей стадии ММС быгло технически очень сложно, но это позволило бы повысить содержание железа общего в концентрате до 65-66 %.
Для оценки возможности повышения качества концентрата были отобраны пробы питания сепаратора ВСПБМ — 90/100, в котором была определена лабораторная обогати-мость на магнитном анализаторе АМ-2А в исходной крупности и с доиз-мельчением материала до крупности 98,0 % класса минус 0,050 мм.
Лабораторные исследования на обогатимость были выполнены на анализаторе АМ — 2М при напряженности магнитного поля 1200 Э, питание сепаратора ВСПБМ — 90/100 в исходной крупности 54,7 % класса минус 0,044мм составило 59,6 % массовой доли железа общего. Массовая доля железа общего кон-
Histogram ( 2v*69c) \/аг1-питание(среднее содержание 64,7246) \/аг2-концентрат(среднее содержание 66,5362) Кол-во отборов - 69
70 -.-,-.-.-т-,-,—
64,0 64,5 65,0 65,5 66.0 66,5 67.0 67,5 68.0
Содержание Feo6l4, %
Рис. 8. Статистика опытов ВСПБМ-90/100
центрата сепаратора ВСПБМ — 90/100 на аналогичном питании по массовой доле железа и крупности составила 61,7 % при напряженности магнитного поля 1000 Э.
Полученные результаты говорят о том, что при подаче указанного питания на сепараторе ВСПБМ — 90/100 получен концентрат с максимально возможным качеством.
III этап испытаний. В качестве питания на сепаратор ВСПБМ — 90/100 подавался концентрат V стадии ММС технологической секции №7. Анализ результатов испытаний показал, что массовая доля железа общего в питании сепаратора изменялась от 64,5 % до 65,4 % и в среднем составила 64,7 %. При этом качество полученного концентрата по массовой доле железа общего изменялось от 65,8 % до 67,4 % и в среднем составило
66,5 %. Прирост железа общего при работе сепаратора изменялся от 1,3 % до 2,4 % и в среднем составил 1,8 %. Массовая доля железа общего в немагнитном продукте сепаратора изменялась от 63,4 % до 64,9 % и в среднем составила 64,4 %.
Статистически обработанные результаты испытаний всех анализов в зависимости от режимов его работы приведены на рис. 8.
Сложный вещественный состав руды Михайловского ГОКа не позволяет получать продукты с высоким содержанием железа общего в концентрате. Для повышения качества концентрата приходиться снижать нагрузки на мельницы для получения высокого содержания раскрытого класса в сливе мельниц. Однако при повышении содержания железа общего на 1,52 % в концентрате приводит к снижению производительности по каждой
Рис. 9. Предлагаемая технологическая схема обогащения магнетитовых руд МГОКа
секции на 35-40 %. Для подачи питания на флотацию с содержанием железа общего в среднем 67 % по действующей технологической схеме, необходимо снижать нагрузки по секции с 360 т/ч до 230 т/ч, что снижа-
ет производительность по всей фабрики на 1950 т/ч.
Учитывая все вышесказанное, а также результаты, полученные в ходе испытаний, было принято решение предложить более совершенную тех-
нологию обогащения магнетитовых руд с использованием сепараторов типа ВСПБМ для доводки концентрата без снижения нагрузки на секцию.
По предложенной схеме (рис. 9.) питанием сепаратора ВСПБМ -90/100 являлись пески дешламации после V стадии мокрой магнитной сепарации (ММС). Таким образом мы получили два продукта: концентрат с содержанием железа общего 70,2 % после флотации, который будет отправляться на ГБЖ, и рядовой концентрат с содержанием железа общего 65,1 % для получения окатышей. При этом внедрение сепараторов типа ВСПБМ позволит
1. Кармазин В.В. Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов на основе сепараторов с бегущим магнитным полем // Горный журнал. - 2006. — №6.
2 Кармазин В.В. Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных. Том I, Москва, Издательство МГГУ. 2005 г.
3. Железорудная база России / под ред. Орлова В.П., Веригина М.И., Голивкина
сохранить производительность
фабрики.
Реализация предложенного способа позволит по сравнению с действующей схемой обогащения на ОММО ДОК МГОК, не снижая производительности, получать как высококачественные концентраты для ГБЖ, так и рядовой концентрат для фабрики окомкования.
Внедрение высокоселективных сепараторов предполагается на действующем предприятии, причём оборудование размещается в корпусе обогащения, следовательно дополнительных затрат на строительство нового корпуса не требуется.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Н.И. - М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. -842 с. - ISBN 5 - 900357 - 07 - 4.
4. Кретов С. И., Губин С. Л., Потапов С. А. Совершенствование технологии переработки руд Михайловского месторождения // Горный журнал. - 2006. — №7.
5. Кармазин В.В., Андреев В.Г., Палин И. В., Жилин С.Н., Пожарский Ю.М. Создание техники для технологии полностадиального обогащения магнетитовых кварцитов// Горный журнал. -2010. -№12. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Кармазин В.В. — доктор технических наук, профессор, руководитель НТЦ «Горнообогатительные модульные установки», Андреев В.Г. — аспирант,
Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru.
Л
