§ 3. Обогащение руды

Для повышения содержания железа сырую железную руду подвергают обогащению, в процессе которого из руды удаляется пустая порода — хвосты, получают кон – дентрат с более высоким содержанием железа, чем в исходной руде. Об эффективности обогащения судят ли­бо по выходу концентрата, либо по степени извлечения железа. Выход концентрата ^ = P—0/(К—О)-100%, где Р, К, О — содержание железа соответственно в ис­ходной руде, концентрате и отходах — хвостах, %. Сте­пень извлечения железа е = 7К/Р.

Метод обогащения железных руд выбирается в зави­симости от физического состояния руды и железорудно­го материала. Существуют несколько видов обогащения.

Промывка

В корытной мойке при помощи воды из руды вымы­вают песчаную или глинистую пустую породу. Корытная мойка (рис. 6) представляет собой желоб длиной до 8 и

Материал

Шириной до 2,4 м. Внутри желоба помещены два шнека с набранными по спирали плитками. Желоб устанавли­вают под углом 5—10° к горизонту. В нижний конец желоба питателем непрерывно загружают руду, а с про­тивоположного конца подают воду. Вращающиеся • на­встречу друг другу шнеки перемещают руду вдоль жело­ба и разрушают непрочные включения пустой породы, которая взмучивается и уносится встречным потоком во­ды. Промытая руда выдается на верхнем конце желоба. Производительность корытной мойки составляет — 100 т/ч. При этом содержание железа в руде возра­стает с 38 до 45 %, при степени извлечения 85—89%. Бо­лее высокой производительностью (до 500 т/ч) облада­ют вращающиеся бутары или скрубберы, в которых при их вращении происходит вымывание пустой породы по­током воды. Промывке чаще всего подвергаются руды, образовавшиеся среди отложений глин и песчаников.

Промывка бурых железняков позволяет повысить в них содержание железа с 38 до 43 %. Промывка желез­ных руд является простейшим способом обогащения. Однако промывку можно вести только при температурах >0°С. Кроме того, промывке подвергаются только ру­ды с определенным минералогическим составом; требу­ется большой расход воды с последующей ее очисткой.

Гравитация

Этот метод обогащения основан на использовании суспензии, плотность которой больше плотности пустой породы железной руды. Частички пустой породы всплы­вают на поверхность суспензии, а частички, содержащие железо, тонут на дне ванны. После разделения руды и пустой породы производится очистка руды от следов су­спензии. Обогащение производят в барабанных сепара­торах (рис. 7) длиной 6 и диаметром 3 м. Производи­тельность такого аппарата может достигать 250 т/ч.

Рис. 7. Схема барабанного сепаратора:

1 — желоб для разгрузки руды; 2 — питатель; 3 — кольцевой черпаковый эле­ватор; 4 — спираль; 5 — наклонный барабан; 6 — желоб для загрузки руды; 7 — горловина

Сохраняет свое значение и гравитационный метод обогащения, называемый отсадкой. Зерна минералов разной плотности разделяются в восходящем потоке во­ды. Тяжелые зерна поднимаются в потоке медленнее, чем легкие, а опускаются быстрее, поэтому они концент­рируются в нижней части машины, а более легкие в вер­хней.

Магнитное обогащение

Метод электромагнитного обогащения наиболее par пространен в СССР. До 90 % железорудного концентра­та получают этим методом. Он основан на различной

1 — подача руды; 2 — снимающая лента; 3 — питающая лента; 4 — немагнитная фракция

Рис. 8. Магнитный сепаратор ленточного типа:

Пода^а Руды

Магнитной проницаемости минералов. Этот метод приме­ним к магнитным железнякам. Используют мокрое, сухое или комбинированное (сухая сепарация с последующей мокрой) магнитное обогащение. Методом мокрой маг­нитной сепарации в СССР обогащают более 75 % желез­ной руды. При мокром обогащении руду с водой (пуль­пу) подают в ванну под вращающийся барабан с элект­ромагнитом, который извлекает из пульпы ферромагнит­ные минералы. При сухом обогащении руду загружают на барабаны магнитных сепараторов. Используют маг­нитные сепараторы двух типов. Схема ленточного сухо­го сепаратора представлена на рис. 8. На питающую лен­ту подается из бункера шихта, магнитная фракция сни­мается лентой. Над нижней ветвью ленты внутри маши­ны установлены электромагниты. Частицы железной руды под действием магнитных сил прилипают к. ленте и пе­реносятся ею в бункер концентрата, а пустая порода сбрасывается с питающей ленты в отвальный бункер. Производительность такого сепаратора достигает 25 т/ч.

Схема барабанного сепаратора мокрого обогащения представлена на рис. 9. Необогащенную руду подают че-

Рез входной люк. Частицы оксидов железа под действи­ем магнитов, установленных в барабанах, прилипают к поверхности барабана и переносятся до разгрузочного лотка на левом барабане или до приемника первичного концентрата на правом барабане. Хвосты ссыпаются в приемник, пульпа сливается в коллектор. Очистка право-

Рис. 9. Барабанный магнитный сепаратор:

1 — вращающийся барабан; 2 — полюса магнитов; 3 — очистка барабана; 4 — приемник для конечного концентрата; 5 — при­емник для слнва; 6 — приемник для хвостов; 7— первичный концентрат; 8 — подача руды; 9 — смывная вода

Го барабана производится смывной водой, а левого —- при помоши щеток. Производительность таких устано­вок достигает >400 т/ч при крупности кусков руды ~0—6 мм и частоте вращения барабана 20—30 мин-1. •Степень обогащения руды зависит от степени измельче­ния. Чем мельче помолота руда, тем выше степень обо­гащения. Хорошие результаты получаются при измель­чении руды <0,2 мм. В этом случае содержание железа в концентрате может достигать 60 %, выход концентрата 57 % и извлечение железа 85 %. С хвостами теряется 15 c^ исходного железа, содержание железа в отходах 13,0 %. Схемы обогащения железных руд могут включать несколько операций сухой и мокрой магнитной сепара­ции с промежуточной сортировкой.

Для обогащения немагнитных бурых и красных же­лезняков необходимо подвергнуть их сначала магнети­зирующему обжигу при 600—800 0C в печи с восстанови­тельной атмосферой. После такого обжига Fe2O3 частич­но переходит в магнитный оксид Fe3O4, и далее руда обогащается в магнитном сепараторе. Для магнетизиру­ющего обжига применяются вращающиеся трубчатые печи (рис. 10). Печь представляет собой цилиндр, по­ставленный под углом 3—5° к горизонтали, вращающий­ся на опорных роликах. Диаметр цилиндра может быть до 5 м при длине 50—60 м. Сырую руду при помощи пи­тателя подают в верхний конец печи. Выгрузку руды про­изводят через нижний конец печи в охладительный ба­

Рабан с водой. Нагрев осуществляют горелками, распо­ложенными в стенах печи по спирали. Доменный или ге­нераторный газ сжигают с некоторым недостатком воз­духа. Печь вращается с частотой 0,7—1,4 мин-1 и имеет производительность до 2000 т/сут.

Флотация

Этот метод используется для обогащения марганце­вых руд и доводки до кондиции железорудных концен­тратов, а также для доизвлечения металла из хвостов магнитного и гравитационного обогащения.

Метод основан на поверхностных свойствах мине­рального сырья. Флотацию осуществляют в бетонирован­ных резервуарах, куда подают пульпу — раствор воды с тонкоизмельченной рудой с добавками пенообразова­телей и флотирующих веществ. Пульпу в резервуаре активно перемешивают пузырьками воздуха. Под влия­нием поверхностно-активных элементов частицы окси­дов железа прилипают к пузырькам газа. Раствор подби­рают такого состава, чтобы он не смачивал частиц же­лезной руды. Пустую породу, оседающую на дне резер­вуара, периодически убирают. Поднимающиеся частицы руды удерживаются на поверхности ванны пеной и за­тем вместе с ней снимаются с поверхности. Далее руду извлекают из пены. Флотация окисленных железных руд позволяет получать концентрат с содержанием железа до 60 % при извлечении железа 78—92 %.

Усреднение железных руд и концентрата

Рис. 11. Схема усреднения руды: 1 — укладка руды; 2 — отгрузка руды

Т

Для уменьшения степени неоднородности химическо­го и гранулометрического состава руды подвергаются ус­реднению на всех эта­пах подачи и подготов­

Ки. Это осуществляется послойной загрузкой руды в бункера или в штабеля с последую­щим вертикальным срезом сверху донизу с помощью бульдозера, экскаватора или мощ­ного грейферного кра-

Ка, как показано стрелкой на рис. 11. После усреднения железорудное сырье имеет отклонение по содержанию железа ±1,0 %.