Магнетитові руди традиційно збагачуються за схемами мокрої магнітної сепарації. Основним обладнанням у таких схемах є барабанні сепаратори з постійними магнітами.

При переробці важкозбагачуваних магнетитових руд виникає задача підвищення якості залізорудного концентрату. У стандартних магнітних схемах часто отримують концентрати з вмістом заліза на рівні 62–65 %. Для подальшого підвищення якості на окремих гірничо-збагачувальних комбінатах застосовують флотаційне доведення.

Флотація дозволяє підвищити вміст заліза в концентраті, але вона ускладнює технологічну схему, потребує реагентів, збільшує експлуатаційні витрати і створює додаткове екологічне навантаження.

Тому актуальною задачею є пошук магнітного методу, який дозволяє отримувати частину високоякісного концентрату без флотаційного доведення або зменшити обсяг матеріалу, що надходить на флотацію.

Проблема традиційної барабанної сепарації

Основна складність при збагаченні тонкозернистих магнетитових концентратів пов’язана з флокуляцією магнетиту в сильному магнітному полі.

У барабанних сепараторах напруженість магнітного поля є високою. При вході пульпи в зону сепарації частинки магнетиту швидко об’єднуються у флокули. Усередині таких магнітних агрегатів можуть защемлятися зерна кварцу і бідні зростки.

У результаті немагнітні або слабкоцінні частинки механічно захоплюються магнітним продуктом. Це знижує якість концентрату і обмежує можливості підвищення вмісту заліза тільки за рахунок звичайної барабанної магнітної сепарації.

Причина полягає не тільки у величині магнітної сили, а й у співвідношенні напруженості магнітного поля та його градієнта. Для вилучення магнітної фракції потрібна достатня магнітна сила, але її можна створювати різними шляхами.

Ідея високоградієнтної сепарації у слабких полях

Науково-виробничою фірмою «Магнітні та гідравлічні технології» був розроблений і запатентований метод високоградієнтної магнітної сепарації у слабких полях.

Суть методу полягає в тому, що необхідна магнітна сила створюється не за рахунок різкого збільшення напруженості магнітного поля, а за рахунок високого градієнта поля.

Висока неоднорідність магнітного поля формується рифленими пластинами, встановленими з малим зазором між собою і розміщеними між полюсами магнітної системи.

Завдяки цьому можна зменшити напруженість магнітного поля приблизно на порядок порівняно з традиційними барабанними сепараторами. Менша напруженість поля знижує флокулоутворення магнетиту, а отже — зменшує захоплення кварцу і бідних зростків у магнітний продукт.

Значення методу для магнетитових концентратів

Метод високоградієнтної магнітної сепарації у слабких полях може застосовуватися як операція дообогащення магнетитових концентратів.

Його технологічне призначення — виділити частину високоякісного магнітного концентрату магнітним способом, зменшити обсяг матеріалу, що направляється на флотацію, і скоротити навантаження на подальші операції доведення.

Для підприємств, де флотаційне дообогащення використовується після магнітної сепарації, це має практичне значення: зменшується витрата реагентів, спрощується схема переробки і знижується обсяг промпродукту, який потребує додаткової обробки.

Методика досліджень

Дослідження виконувалися на лабораторній установці, яка імітувала робочу матрицю високоградієнтного магнітного сепаратора зі слабким полем.

Робоча касета установки складалася з двох паралельно розташованих рифлених пластин, встановлених із зазором 5–6 мм. По обидва боки касети розміщувалися блоки постійних магнітів.

Середня напруженість магнітного поля в зазорі між пластинами регулювалася переміщенням магнітних блоків відносно касети. Це дозволяло змінювати режим сепарації без зміни конструкції робочої зони.

Дослідження проводили на представницьких пробах пісків дешламатора третього прийому. Цей продукт є кінцевим концентратом магнітного збагачення, який у діючих технологічних схемах направляється на зворотну флотацію.

Схема трьохкратної перечистки

Процес високоградієнтної магнітної сепарації у слабких полях проводили за схемою з трьохкратною перечисткою магнітних продуктів.

Магнітний продукт першого прийому направлявся на другий прийом сепарації. Магнітний продукт другого прийому надходив на третій прийом. Магнітний продукт третього прийому приймався як кінцевий високоякісний концентрат.

Немагнітні продукти другого і третього прийомів об’єднувалися у промпродукт ВГМССП. За своїми показниками цей продукт міг направлятися на подальше флотаційне доведення або іншу операцію переробки залежно від технологічної схеми конкретного комбінату.

Напруженість магнітного поля за прийомами сепарації змінювалася у межах 15–20 кА/м.

Схема проведення процесу ВГМССП:

ВГМССП, 1-й прийом → магнітний продукт 1;

магнітний продукт 1 → ВГМССП, 2-й прийом → магнітний продукт 2;

магнітний продукт 2 → ВГМССП, 3-й прийом → кінцевий концентрат;

немагнітні продукти 2-го і 3-го прийомів → промпродукт.

Об’єкти досліджень

Метод ВГМССП досліджувався на магнетитових концентратах трьох гірничо-збагачувальних комбінатів:

Інгулецького ГЗК;

Полтавського ГЗК;

Центрального ГЗК.

Для кожного матеріалу оцінювали можливість виділення високоякісного магнітного концентрату, кількість промпродукту та немагнітної фракції, а також доцільність подальшого направлення окремих продуктів на флотацію або додаткове розкриття.

Результати досліджень

Дослідження показали, що метод високоградієнтної магнітної сепарації у слабких полях може ефективно застосовуватися для дообогащення магнетитових концентратів.

Для концентратів Інгулецького і Полтавського ГЗК магнітний продукт ВГМССП за якістю відповідав флотаційному концентрату, який отримували з цієї руди.

Промпродукт за якістю відповідав матеріалу, що направляється на флотаційне доведення, а немагнітний продукт доцільно було направляти на дорозкриття у третю стадію подрібнення.

Таким чином, метод дозволяв не замінити всю флотаційну схему, а раціонально зменшити її навантаження: частину високоякісного концентрату виділяти магнітним способом, а на флотацію направляти тільки проміжний продукт.

Результати для Інгулецького ГЗК

Для умов Інгулецького ГЗК застосування ВГМССП дозволяло виділити частину високоякісного магнітного концентрату до флотаційного доведення.

За рахунок цього зменшувався обсяг матеріалу, який необхідно було подавати на флотацію. У висновках роботи зазначено, що для умов Інгулецького ГЗК застосування методу ВГМССП дозволяє скоротити фронт флотації приблизно на одну третину.

Практичне значення цього результату полягає у зменшенні кількості матеріалу, що проходить через флотаційні машини, а також у потенційному зниженні витрат реагентів, води, електроенергії та експлуатаційних витрат флотаційного переділу.

Результати для Полтавського ГЗК

Для умов Полтавського ГЗК метод ВГМССП також показав можливість виділення високоякісного магнітного концентрату.

У статті зазначено, що для Полтавського ГЗК застосування ВГМССП дозволяло скоротити фронт флотації приблизно у два рази.

Це свідчить про високу технологічну ефективність методу саме як операції попереднього магнітного виділення якісної частини концентрату перед флотаційним доведенням.

Результати для Центрального ГЗК

Для умов Центрального ГЗК методом високоградієнтної магнітної сепарації у слабких полях було можливо виділити до 48,2 % високоякісного концентрату з вмістом заліза 69,7 %.

Цей результат показує, що метод може бути ефективним не тільки для скорочення навантаження на флотацію, але й для прямого виділення значної частини готового високоякісного концентрату магнітним способом.

Застосування ВГМССП у третій стадії магнітного збагачення дозволяло виділити до 40–60 % готового концентрату. Це істотно знижувало навантаження на третю стадію подрібнення та подальші операції доведення.

Основні технологічні результати:

для Інгулецького ГЗК — можливе скорочення фронту флотації приблизно на одну третину;

для Полтавського ГЗК — можливе скорочення фронту флотації приблизно у два рази;

для Центрального ГЗК — можливе виділення до 48,2 % високоякісного концентрату;

вміст заліза у високоякісному концентраті для умов Центрального ГЗК — 69,7 %;

у третій стадії магнітного збагачення можливо виділяти до 40–60 % готового концентрату;

немагнітний продукт доцільно направляти на дорозкриття;

промпродукт може направлятися на флотаційне доведення.

Застосування на продукті другої стадії подрібнення

Окремо у роботі розглянута можливість застосування ВГМССП на пісках дешламатора першого прийому, тобто на продукті другої стадії подрібнення.

У цьому випадку операція дозволяла виділити 35–45 % магнітного продукту з вмістом заліза, що відповідав якості концентрату магнітного збагачення.

Крім того, виділялося 3–15 % відвальних хвостів із вмістом заліза 12–16 %. Промпродукт у кількості 38–60 % необхідно було направляти на третю стадію подрібнення.

Такий підхід дозволяв знизити навантаження на млин третьої стадії приблизно у 1,5–2 рази.

Технологічне значення методу

Технологічне значення ВГМССП полягає у можливості розподілити магнетитовий концентрат на кілька продуктів за якістю ще до флотаційного доведення.

Частина матеріалу може бути виділена як готовий високоякісний концентрат магнітним способом. Проміжний продукт направляється на флотацію або іншу операцію доведення. Немагнітний продукт, що містить кварц і бідні зростки, може направлятися на дорозкриття або виводитися із процесу залежно від його складу.

Такий підхід дозволяє не перевантажувати флотаційний переділ усім потоком магнітного концентрату. На флотацію надходить тільки та частина матеріалу, яка дійсно потребує додаткового доведення.

Для діючих гірничо-збагачувальних комбінатів це означає можливість модернізації схеми без повної заміни основного обладнання. ВГМССП може бути встановлена як додаткова операція після мокрої барабанної магнітної сепарації або перед флотаційним доведенням.

Переваги ВГМССП у слабких магнітних полях

Основні переваги методу:

зменшення флокуляції магнетиту за рахунок нижчої напруженості магнітного поля;

зниження механічного захоплення кварцу і бідних зростків у магнітний продукт;

можливість отримання частини високоякісного концентрату без флотації;

скорочення навантаження на флотаційний переділ;

зменшення витрат реагентів, води та електроенергії;

можливість зниження навантаження на третю стадію подрібнення;

підвищення гнучкості технологічної схеми збагачення магнетитових руд.

Висновки

Високоградієнтна магнітна сепарація у слабких полях є перспективним методом дообогащення магнетитових концентратів.

Метод дозволяє створювати необхідну магнітну силу не за рахунок високої напруженості поля, а за рахунок високого градієнта. Це зменшує флокуляцію магнетиту і підвищує селективність розділення.

Дослідження на концентратах Інгулецького, Полтавського і Центрального ГЗК показали можливість виділення високоякісного концентрату магнітним способом, а також скорочення навантаження на флотаційне доведення.

Для Центрального ГЗК методом ВГМССП було можливо виділити до 48,2 % високоякісного концентрату з вмістом заліза 69,7 %. Для Інгулецького і Полтавського ГЗК метод дозволяв істотно скоротити фронт флотації.

Застосування ВГМССП на продукті другої стадії подрібнення також може зменшувати навантаження на третю стадію подрібнення і виводити частину хвостів із процесу на більш ранньому етапі.

Таким чином, ВГМССП може розглядатися як додаткова технологічна операція для підвищення якості магнетитових концентратів, зменшення витрат на флотацію і оптимізації схем магнітно-флотаційного збагачення.

Джерело

Підготовлено за матеріалами статті:

Туркенич А. М., Левченко К. А., Дементьев В. В., Шатова Л. А., Рудицкий А. В. Високоградієнтна магнітна сепарація магнетитових руд // Збагачення корисних копалин: наук.-техн. зб. — 2012. — Вип. 48(89).

Розділ: Магнітна і електрична сепарація.