Файл: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу.doc

6.1 Магнитное обогащение

Магнитная сепарация является наиболее эффективным методом обогащения железных руд. Она основана на различии магнитных свойств некоторых железосодержащих минералов и минералов пустой породы. Это различие можно проиллюстрировать данными об относительной величине удельной магнитной восприимчивости некоторых минералов (по отношению к чистому железу):

Железо 100,0 Пиролюзит 0,71

Магнетит 40,1 Магнезит 0,52

Ильменит 24,7 Кварц 0,37

Сидерит 1,82 Доломит 0,22

Гематит 1,32 Апатит 0,21

Лимонит 0,84

Магнитной сепарацией обогащаются 70 % железных руд в мире и 90 % – в Украине, и марганцевых руд более 90 % крупностью до 150 мм.

Процесс сепарации разделяют на слабомагнитную и сильномагнитную. Слабомагнитная – с   3,810^-5 м³/кг, сильномагнитную – меньше этой величины. Например, удельная магнитная восприимчивость магнетита составляет 9,710^-5 м³/кг, а кварца – 0,4710^-7 м³/кг.

По характеристике среды процесс сепарации разделяют на мокрую и сухую. Сухой сепарацией разделяют материалы крупностью  3 мм в воздушной среде, более мелкий материал (до 0,2 мм) подвергают мокрой сепарации в водной среде.

Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами.

Виды сепараторов: барабанные, валковые, ленточные, дисковые, роторные и др. Для слабомагнитных – валковые и роторные, сильномагнитные – барабанные.

В основе работы всех сепараторов лежит один принцип: раздробленная до необходимой крупности руда подается тонким слоем в рабочую зону аппарата, где создано магнитное поле. Под действием силы тяжести или динамического напора потока воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты) свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой выносятся в другую сторону.

При сухом обогащении руда поступает сверху, а при мокром – в виде пульпы – под барабан. Ее дальнейшее движение определяется типом ванн, которые подразделяются на прямоточные, противоточные, полупротивоточные. Выбор типов ванн определяется крупностью сепарируемого материала.

Фракции 6 – 0 – в прямоточных;

3 – 0 – противоточные ванны;

0,15 – 0 – полупротивоточные с питанием в нижней части барабана.

Для разрушения образующихся флокул полярность периодически меняется. Для увеличения контрастности магнитных веществ применяют термообработку (обжиг) в окислительной, восстановительной или восстановительно-окислительной атмосферах.

Типы магнитных барабанных сепараторов (сухого обогащения) (рис.6.5):

171СЭ, 168СЭ, 189СЭ – 251СЭ.

ПБСВ 63/200 ЭБС 18/170.

Диаметр барабана от 60 до 1000 мм.

Количество барабанов от 1 до 4.

Крупность руды: 50 – 3 – 0 мм.

Частота вращения барабана 25 – 39 мин^-1.

Степень извлечения железа – 85 % в прямоточных, 95 % в противоточных и 95-98 % - в полупротивоточных.

Производительность от 20 до 100 т/час.

Типы магнитных сепараторов мокрого обогащения:

167СЭ, 26СБ, 167ПП – СЭ, ПБМ – 4ПА, ПБМ – 4ППА, 209 СЭ, 209П СЭ, 209 ЦП – СЭ, ПБМ – ПП – 120/300.

Крупность 2,0-0, чаще 0,2-0.

Тонкоизмельченный материал для магнитного обогащения подвергается предварительному сгущению и обесшламливанию в магнитных конусах или гидросепараторах. Применение их позволило повысить плотность сепарируемого материала, повысить содержание железа на 7-10 %.

Весь материал перед сепараторами подвергается намагничиванию.

исунок 6.5 – Схема магнитных сепараторов сухого обогащения

Таблица 6.1 – Сравнительные характеристики различных сепараторов

Произвдительность, т/час.м	Концентрат, %			Хвосты, %			Исходное питание, %
Произвдительность, т/час.м	выход	Содержа-ние Fe	Извлече-ние Fe	Выход	Содержа-ние Fe	Извлече-ние Fe	Выход	Содержа-ние Fe	Извлече-ние Fe
Сепаратор 167А-СЭ с прямоточной ванной и трехполюсной магнитной системой
30,2	96,7	56,5	99,3	3,3	11,1	0,7	100	54,9	100,0
76,3	90,6	56,4	95,0	9,4	28,6	5,0	100	53,8	100,0
Сепаратор 26СБ с четырехполюсной системой и противоточной ванной
28,5	95,9	56,8	99,2	4,1	10,0	0,8	100,0	54,9	100,0
109,5	95,4	57,7	99,0	4,6	13,1	1,0	100,0	54,9	100,0
Чехословацкий сепаратор с противоточной ванной
26,6	98,2	55,6	99,6	1,8	10,4	0,4	100,0	54,8	100,0
105,4	37,4	56,1	99,3	2,6	14,8	0,7	100,0	54,9	100,0

Кроме сепараторов барабанного типа для сепарации сухих сильно магнитных материалов применяют сепараторы ленточного типа (рис.6.6).

Рисунок 6.6 – Схема сепаратора ленточного типа

Ленточные сепараторы из-за сложности конструкции и низкой эффективности работы широкого применения не нашли.

Технологическая схема фабрик магнитного обогащения железных руд строится таким образом, что руда измельчается в 2-4 стадии, причем после каждой стадии путем магнитной сепарации выводятся зерна пустой породы. Это позволяет избежать больших расходов на измельчение пустой породы.

Практика работы обогатительных фабрик показывает на возможность при годовой переработке 9-10 млн.т кварцитов с содержанием железа – 36-38% получать концентраты с 64-68 % железа при степени извлечения до 85 %.

Развитие магнитного обогащения идет по пути более тонкого измельчения исходной руды и повышения напряженности магнитного поля в сепараторах, что позволяет обогащать слабомагнитные руды.

При обогащении магнетитовых руд используют сепараторы со слабым магнитным полем, а при обогащении гематитовых руд сепараторы должны быть с сильным магнитным полем (400-1000 эрстед и 18000-20000 эрстед). Широко распространены более простые сепараторы со слабым магнитным полем. Все горнообогатительные комбинаты Кривбасса (ГОКи) оснащены барабанными сепараторами со слабым и сильным магнитным полем, где обогащают магнетитовые кварциты.

ГОК для обогащения гематитовых (окисленных) руд строится рядом с Криворожским бассейном – в г. Долинское (Кировоградская обл.). На этом ГОКе (ГОКОРе) не планируется добыча кварцитов. Окисленные (гематитовые) кварциты будут привозить для обогащения на ГОКОРе со старых ГОКов Кривбасса (ЮГОК и НКГОК).

Магнитное обогащение происходит в водной среде. Концентрат получают в виде пульпы – взвесь зерен концентрата в воде. Содержание влаги в пульпе – до 40-60 %. Хвосты примерно с таким же содержанием влаги направляются в отдельные хвостохранилища.

6.2 Обезвоживание концентратов

Для осуществления таких технологических операций, как дозирование, смешивание, окомкование железорудных концентратов, последние должны содержать не более 10 % влаги. В то же время в результате мокрого обогащения (магнитной сепарацией и флотацией) получается пульпа, содержащая твердого вещества всего 20-30 %. Влажность концентрата снижают в два этапа – сгущением и фильтрацией. Если концентрат необходимо транспортировать на дальние расстояния по железной дороге зимой, то его дополнительно сушат.

Сгущение осуществляют в аппаратах, подобных гидравлическим классификаторам и гидроциклонам. В ходе этой операции удается снизить влажность до 50 % и меньше.

Фильтрация заключается в просасывании воздуха через слой влажного концентрата, помещенного на фильтровальную ткань. Эти агрегаты – вакуумфильтры – оборудуются вакуумнасосами (обычно это водокольцевые насосы), создающие глубокий вакуум – 0,72-0,76 от полного вакуума (540-570 мм.рт.столба). По конструкции вакуумфильтры чаще дисковые, бывают барабанные. Конечное содержание влаги – 9-10 %.

Огневая сушка осуществляется в барабанных сушилках, в рабочем пространстве которых сжигают горючий газ. Содержание влаги после сушки – 2-3 %.

6.3 Обжиг материалов

Обжиг применяется при подготовке сырьевых материалов к доменной плавке и сталеплавильному переделу.

Обжиг может быть окислительным, то-есть проходить в окислительной атмосфере, и восстановительный или магнетизирующий – в восстановительной атмосфере.

Окислительному обжигу можно подвергать бурые железняки, сидеритовые железные и марганцевые руды, все типы известняков с целью обогащения и получения извести.

Реакции обжига следующие:

FeCO₃

FeO + CO₂;

Fe₂O₃Н₂О

Fe₂O₃+ CO₂;

СаCO₃ СаO + CO₂;

MgCO₃ MgO + CO₂.

В настоящее время окислительный обжиг железных руд не используется ввиду его дороговизны и по целому ряду других причин.