Агломерация железных руд

Рис. 6. Самодситрируюшийся инернионный грохот

Рис. 5. Схема самобалансного грохота

Самоцентрирующийся инерционный грохот показан на рис. 6. Грохот состоит из подвешенного на пружинах 4 короба 1 с одним или двумя ситами 2. В подшипниковых опорах короба закреплен вращаемым приводом через шкив б эксцентриковый вал 5, на концах которого имеются диски З с противовесами (дебалаксами) 7. Вращение вала с дебалансами вызывает перемещение короба по круговой траектории вокруг оси вала с амплитудой З—б мм. Частота составляет 520—1440 колебаний в минуту, производительность грохотов 2000 т/ч.
Гидравлическая классификация (разделение) тонкоизмельченных руд основана на том, что в воде более крупные частицы оседают быстрее, чем мелкие. Существует несколько разновидностей гидравлических классификаторов, наиболее распространенным является спиральный классификатор. Он выполнен в виде наклонного желоба, внутри которого расположены продольные вращающиеся двухфазовые  спирали. В желоб подают рудную пульпу; крупные частицы оседают на дне желоба и выносятся из желоба через его верх вращающимися спиралями, а мелкие частицы с водой сливаются из нижнего конца желоба. В маловодных районах применяют воздушную классификацию.
 

2.3. Обогащение

Руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства не только по крупности, но и в первую очередь по содержанию основного металла и вредных примесей, а потому нуждаются в обогащении:
Под обогащением руд понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. В результате обогащения получают готовый продукт — концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт — хвосты, более бедный, чем исходная руда.
Все применяемые на практике способы обогащения руд основаны на использовании различий в физических и физико- химических свойствах слагающих руду минералов. При хорошей размываемости минерала водой применяют промывку; при различной плотности — гравитационное обогащение, при магнитно

восприимчивости — магнитное обогащение, на использовании различных физико-химических поверхностных свойств основана флотация. Выбирая оптимальный способ обогащения, оценивают также экономическую эффективность того или иного способа.
Конечный результат обогашения характеризуют степенью извлечения (, %) полезного элемента, которую определяют из соотношения: с = (т З)/с, где ‘— выход концентрата (% от массы исходной руды), а и — соответственно содержание извлекаемого элемента в исходной руде и в концентрате, %.
Промывка. Промывка представляет собой процесс разрушения и диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды. Ее применяют для руд с плотными разновидностями рудных минералов, не размываемых водой, и с рыхлой пустой породой. К ним чаще всего относятся бурожелезняковые и мартитовые руды, а также многие марганцевые руды.
При обогащении промывкой потоки воды размывают и уносят глинистые и песчаные частицы, а также мелкую руду. Поэтому промывке обычно подвергают крупнокусковые руды, а мелкие классы направляют на дальнейшее обогащение другими методами.
Основными агрегатами для обогащения промывкой служат бутары, скрубберы, корытные мойки и промывочные башни.
Бутара представляет собой вращающийся цилиндр с решетчатой поверхностью (рис. 7). Руда внутри барабана продвигается вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. Ввиду наличия коротких уголков, укрепленных внутри бутары под прямым углом к направлению скольжения, куски руды разбиваются. Разрыхлению способствует вода, подаваемая из

Основной недостаток — высокий расход воды, составляющий 3_5 м3 на 1 т материала. Выход годного продукта равен примерно 75 % при Относительно высоком содержании железа в хвостах (25—26 %).
Более совершенными ЯВЛЯЮТСЯ корытные мойки. Корытная мойка (рис. 8) представляет собой наклонное корыто длиной 2,б—7,8м, шириной 0,8-2,7м. и глубиной в нижней части до
2,1 м. По продольной оси корыта расположены два вала с лопастями, которые вравхаются в противоположных направлениях с частотой 8—20 Об/МИН. Материал поступает в нижнюю часть корыта, на 2/з заполненную водой, и передвигается Лопастями навстречу струе воды, которая подается под давлением в верхнюю часть корыта.
С одного конца корыта избыток воды уходит в слив, унося с собой размытую породу, а с другого конца корыта промытая руда Выдается лопастями. Расход воды составляет 2—5 ма/т, а производительность 60—80 т/ч при степени извлечения железа 85—89 %.
Гравитация. При гравитационном обогащении Минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой. Воздушную гравитацию для обогащения железных и марганцевых руд не применяют, поскольку их рудные и нерудные минеральты сравнительно мало отличаются по плотности. Мокрую гравитацию чаще всего осуществляют отсадкой. В качестве жидкости обычно используют воду, но применяют и более тяжелые среды.
Наиболее распространенным методом является мокрая отсадка, при которой зерна различного удельного веса расслаиваются под действием струи ВОдЫ, пульсирующей в вертикальном направлении. При этом более легкие зерна вытесняются в верхний слой, а более тяжелые осаждаются внизу.
Применяемые для отсадки отсадочньте машины иногда делают с подвижным решетом, совершаюшим возвратнопоступательное движение в вертикальной плоскости, что создает пульсацию воды (рис. 9, в). Чаще применяют машины с неподвижным рецIетом, в которых вода движется под действием поршня (рис. 9, 6). Сушествуют и другие способы перемещения воды (подвижная диафрагма, качаюшийся конус, качающаяся перегородка, воздушный или гидравлический пульсатор).
Сравнительно простой и совершенный способ — это гранитационное обогащение в тяжелых средах.. Руду погружают в жидкость, плотность которой больше плотности пустой породы. Тяжелые зерна рудного минерала осаждаются на дно, а частицы пустой породы всплывают.
При обогашении железных руд плотность жидкости должна составлять около 2800—3000 кг/м3. Органические жидкости с такой плотностью стоят дорого, поэтому прйменяют тяжелые суспензии — взвеси тонкого порошка какого-либо твердого тела, например ферросилипия (для обогащения железных руд) или свинцового блеска (для обогашения руд цветных металлов). для того чтобы плотность была неизменной в любой части аппарата, суспензия должна находиться в непрерывном движении. Кроме того, чтобы уменьшить скорость осаждения

ферросилиция, к суспензии добавляют глинистую породу — бентонит. Тяжелые суспензии применяют главным образом для обогащения руд цветных металлов; в этом случае используют конусные сепараторы различных конструкций.
для гравитационного обогащения применяют сепараторы или спирадьньте классификаторьт. Широко используют барабан- ный сепаратор, показанный на рис. 10.
Сепаратор состоит из наклонного барабана 5 диаметром 1,5—3 и длиной 3—10 м со спиралями 4 и кольцевым черпаковым элеватором 3. Руда поступает по желобу б, концентрат оседает в среде, передвигается спиралями 4 и разгружается черпаковым элеватором З по желобу 1. Всплывшая легкая фракция переливается через горловину 7. Расход суспензии восподняется через питатель 2.
Магнитная сепарация. Наиболее распространенным способом обогащения железных руд является магнитная сепарация, основанная на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породьт.
Важнейшая характеристика магнитных свойств веществ — их способность намагничиваться, выражаемая удельной магнитной восприимчивостью Ху,, Измеряемой в метрах кубических на килограмм.
По величине удельной магнитной восгiриимчивости все минералы делят на сильномагнитные, для которых х>?3 106м3/кг, слабомагнитные — х,=0,6• 106 — 0,015 106м3/кг и немагнитные х<0,015 . 106м3/хг.
К сильномагнитным железорудным минералам относят магнетиты, титано магнетиты и слабоокисленные мартиты; к слабомагнитным относят гематиты, бурые железняки и сидериты, а к немагнитным относят кварц, кальцит, полевой шпат и другие.
Среднемагнитными материалами являются полумартиты, мартиты, ильменит.

Магнитное обогащение заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (дробленую до высокой степени раскрытия рудного зерна), содержащую магнитный минерал, вводят в магнитное поле, создаваемое магнитами. Силовые линии магнитного поля сгуiцаются в зернах магнитного минерала, намагничивают их, вследствие чего зерна гтритягиваются магнитом и, преодолевая постояннодействуютцие силы (тяжести, центробежные, сопротивления водной среды и др.), движутся в одном направлении, в то время как немагнитные зерна под действием этих сил движутся в другом направлении.
Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами постоянного тока или магнитными системами, состоящими из постоянных магнитов.
В зависимости от минералогического состава руд применяют сепараторы с разной напряженностью магнитного поля. Сильномагнитные руды обогащают на сепараторах, в которых создается меньшая напряженность магнитного поля (40—100 кА/м), а для слабомагнитных руд требуется высокая напряженность магнитного поля (160—1600 кА/м).
Магйитное обогащение железных руд осуществляют методами мокрой и сухой магнитной сепарации, а также комбинированными методами (сухая сепарация с последующей мокрой).
для обогащения магнитных железных руд крупностью более 3—б мм применяют только сухую магнитную сепарацию; руды меньшей крупности можно обогащать как сухим, так и мокрым методами, но применяют в основном мокрую сепарацию, поскольку при этом устраняется пьтление. для руд крупностью менее 0,1 мм применяют только мокрую сепарацию.
По конструктивным признакам различают сепараторьх барабанные, ленточньте, шкивные, роликовые и кольцевые. Наибольшее распространение для обогащения матнетитовых руд подучили барабанные сепараторы. Схема устройства и работы барабанного сепаратора для сухого обогащетiия показана на рис. 11. Внутри вращающегося барабана 1 из немагиитной стали закреплены неподвижные электромагниты 2. Обогащаемую руду подают на барабан сверху; частицы магнетита притягиваются электромагнитом к поверхности барабана и перемещаются на ней до выхода из зоны действия магнита. Здесь они тод действием силы тяжести падают вниз в прием-

Рис. 10. Барабанный сепаратор для гравитационного обогащения руд

электромагнитного сепаратора
для сухого обогащениа крупных
руд
ный бункер концентрата. Немагнитные частицы ссьтпаются с барабана там, где его поверхность перестает быть опорой частиц (крайнее правое положение), они попадают в бункер пустой породы (хвостов).
Барабанные сепараторы для мокрого обогащения в зависимости от направления подачи рудного материала и его движения по отношению к направлению вращения барабана под- разделяют (рис. 12) на три типа: с прямоточной, противоточной и полупротивоточной ваннами. Барабанньтй сепаратор с прямоточной ванной (рис. 12, а) применяют для обогащения руд крупностью 0—6 мм. Он включает вращающийся немагнитный барабан 2 с расположенными внутри него негтодвижными электромагнитами З. Рудную пульпу через загрузочную коробку 1 по лотку 9 подают под барабан в направлении, совпадающем с направлением его вращения. Магнитные частицы руды притягиваются к барабану и удерживаются на его поверхности до выхода из зоны действия магнитов, после

чего они под действием сил тяжести, гидросмыва 4 и щеткоснимателя 5 попадают в разгрузочный лоток 7 конденсата. Пустая порода остается в ванне 8 и удаляется в виде хвостов. Постоянный уровень пульпы в ванне обеспечивается за счет слива ее избытка через патрубок 10. Барабан имеет резиновое покрытие Сепараторы с противоточной ванной (рис. 12, 6) применяются для обогащения мелкозернистой (о—2 мм) руды. Руд ную пульпу подают по питающему лотку 12 навстречу направлению вращения барабана. Частицы магнетита извлекаются барабаном из ванны в противотоке и в месте окончания зоны действия магнитов З выдаются через сливной порог 11 в ло- ток 7 концентрата. Пустая порода с водой проходит под барабаном и удаляется из ванны с противоположной от места выдачи концентрата стороны (хвосты).
Сепараторы с полупротивоточной ванной (рис.12,в) применяются для обогащения тонкозернистых руд (частицы <0,2 мм). Пульпа подается к вращающемуся барабану снизу. Притягиваемые к барабану магнитные частицы разгружаются по ходу вращения барабана через лоток 7, а пустая порода (Хвосты) под действием потока воды удаляется с противоположной стороны через сливной порог 11
для слабомагнитных руд (гематит и др.) перспективным способом повышения магнитных свойств до уровня, необходимого для их обогащения на простых магнитных сепараторах долгое время считался магнетизирующий обжиг. Он заключается в том, что железную руду нагревают во вращающейся трубчатой печи или печи кипящего слоя до 600—800 0С в восстановительной атмосфере; при этом Ре203 восстанавливается до Ее304, обладающего высокими магнитными свойствами. Но после многолетнего опробования от этого способа в настоящее время отказались в связи со сложностью, высокой стоимостью и загрязнением окружающей среды выбросами обжиговых печей.
для обогащения слабомагнитных руд ограниченное применение находят валковые сепараторы с сильным магнитным полем, в них пульпа проходит через создаваемое между двумя магнитными полюсами поле напряженностью 1300 кА/м. Однако эти сепараторы сложны по устройству и малопроизводительных. для тонкоизмельченных слабомагнитных руд (крупность частиц <0,8 мм) применяются полиградиентные

Рис. 12 Схема барабанных сепараторов для мокрого обогащения руд

2.4. Флотация.

Под флотацией понимают метод обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхностей различных минералов. для обогащения руд применяют только пенную флотацию. Она базируется на том, что одни минералы (в тонкоизмельченном состоянии в водной среде) не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются или, как говорят, всплывают и флотируют на поверхности подобно воздушному шару, образуя минерализованную пену. Это — гидрофобные тела. другие минералы смачиваются водой, не прилипают к воздушному пузырьку и остаются в пульпе. Это — гидрофильные тела.
для повышения эффективности флотации используют флотационные реагенты трех видов: коллекторы, регуляторы и вспениватели. Коллекторы — это органические вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности минерала и усиливающие их гидрофобные свойства; для разных минера- лов — это различные вещества. Регуляторы — это многочисленные реагенты, одни из которых (активаторы) активизируют флотацию минералов, а другие (депрессоры) подавляют ее. Вспениватели способствуют созданию обильной минерализованной пеньи.
Обычно пенный продукт флотации состоит из зерен полезных минералов (кондентрата), но так как различные флотационные реагенты могут действовать на минералы избирательно, то в некоторых случаях флотацию ведут так, чтобы всплывали неполезные минералы — минералы пустой порог (хвосты). В первом случае процесс называют прямой флотацией, во втором — обратной флотацией.
флотационные машины, в которых осуществляется флотационный процесс, по своему действию делят на механические, пневматические и комбинированные. В первых для перемешивания пульпьи и засасывания воздуха используют механические мешалки, во вторых воздух подается по специальным трубкам под небольшим давлением, в третьих перемешивание происходит мешалками с дополнительной подачей воздуха.

Рис. 13. Схема действия механической
флотационной машины
Наиболее широкое распространение получили механические флотационные машины (рис. 13).
При вращении вала 1 мешалки б создается разрежение, пульпа и воздух засасываются в зону i перемешивания и аэрации. Пульпа, поступающая по трубе 2 в эту зону, смешивается с воздухом и отбрасывается цснтробежной силой мешалки кверху и в стороны. В зоне II разделения воздушные пузырьки, несущие минерал, поднимаются, а гидрофильные частички возвращаются в зону перемешивания через отверстия в разделительном диске. В зоне iii концентрации минерализованная пена собирается выше перегородки 4, отделяющей ее от разгрузочной стороны машины, и снимается вращающимся гребком 3, а промежуточный продукт спускается через специальное отверстие 5 в следующую машину. Производительность флотационной машины составляет 10—20 т/ч.
Флотацию широко применяют для обогащения руд цветных