способ извлечения ильменита из хвостов обогащения руд

Формула изобретения

Способ извлечения ильменита из хвостов обогащения руд, включающий магнитно-гравитационную сепарацию с использованием магнитного шлюза, классификацию полученного концентрата, магнитную сепарацию и сушку, отличающийся тем, что классификацию осуществляют с выбором класса крупностью 0,5-0,1 мм, который подвергают магнитной сепарации с помощью постоянного магнита с получением магнитных и немагнитных продуктов, после чего немагнитные продукты обогащают электромагнитной сепарацией со слабыми и сильными полями напряженности, при этом ильменит выделяют в сильноэлектромагнитной фракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно к области извлечения ильменита из хвостов обогащения руд. Хвосты обогащенных руд могут включать многие ценные минералы, такие как ильменит, рутил, циркон, лейкоксин, монацит и др. Эти полезные минералы извлекаются исходя из магнитных и электрических свойств, плотности отдельных минеральных компонентов и включений.

Известны различные технологические процессы по извлечению ценных компонентов из руд, такие как магнитно-гравитационная сепарация, электростатическая сепарация, кондиционирование с последующей обработкой различными реагентами, обжиг (п. РФ №2187379 С2, 20.08.2002, п. РФ №2235602 С1, 10.09.2004, п. РФ №2211091 С1, 27.08.2003 г. и др.). В «Способе комплексной переработки тонкозернистых циркон-ильменитовых песков» (п. РФ №2040566 С1, 25.07.95 г.) подробно описаны существующие технологические процессы по извлечению ильменита. Кроме процесса разделения по плотности (WET PLANT), магнитного разделения (WHIMS) и сухого измельчения DRY MILL, существует процесс обжига. Предлагаемая технологическая структура исключает предварительные этапы по обогащению WHIMS/DRY PLANT и заменяют их обжигом и магнитной сепарацией с использованием магнитного поля низкой и средней интенсивности. В «Способе извлечения ильменита» (п. РФ №2094125 С1, 27.10.1997) также используют обжиг с последующим магнитным разделением компонентов. Существующие способы трудозатратны, экологически не безопасны и требуют более четкого управления.

Наиболее близким по существенным признакам можно считать «Способ переработки ильменит-титаномагнетитовых руд» (заявка №94041454 А1, 27.02.1997). Авторы пытались предложить многоступенчатый технологический процесс, включающий измельчение, мокрую магнитную сепарацию в несколько приемов, сушку и электросепарацию. Недостатком данного процесса явилось сложность и повторяемость этапов.

Цель настоящего изобретения - создание такой технологии извлечения ильменита из исходного материала, которая совмещала бы несколько технологических приемов и была бы экологически безопасна, доступна в обычных условиях, не требующей дорогостоящего оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что исходный продукт (отвальный материал) подвергают магнитно-гравитационной сепарации с помощью магнитного шлюза. Полученный концентрат сушат и осуществляют классификацию с выбором класса крупностью 0,5-1,0 мм. Выбранный продукт подвергают магнитной сепарации с помощью постоянного магнита с получением магнитных и немагнитных продуктов. После чего немагнитные продукты подвергают электромагнитной сепарации, которая, в свою очередь, делится на поля слабой и сильной напряженности. Благодаря своим магнитным свойствам обогащенный ильменитом концентрат выделяется в сильноэлектромагнитной фракции.

На чертеже показана технологическая схема предлагаемого способа.

Предлагаемый способ осуществляется в несколько этапов.

1 этап - хвосты горнодобывающих предприятий, например золото- и алмазодобывающих, обогащают с использованием магнитного шлюза, включающего промывочный желоб-гидрошлюз, расположенный под его дном магнитную систему, служащую для создания на рабочей поверхности слоя сфлокулировавшихся магнитоактивных частиц как основы минеральной постели и имеющую чередующуюся по длине шлюза полярность.

2 этап - материал сушат и проводят ситовую классификацию с выбором фракций 0,5-1,0 мм.

3 этап - проводят магнитную сепарацию с помощью постоянного магнита. В результате получают магнитную и немагнитную фракции.

4 этап - выбранную немагнитную часть подвергают электромагнитной сепарации с сильными и слабыми полями напряженности. В результате в процессе многоступенчатого обогащения ильменит выделяется в сильноэлектромагнитной фракции.

Предлагаемый способ был исследован и проэкспериментирован на примере магнитного шлиха безалмазных кимберлитовых хвостов трубки «Удачная» (ТУД-1) Республики Саха (Якутия).

Проба ТУД-1 была разделена на магнитном шлюзе, описанном выше. В результате соотношение исходной массы к массе выделенной на магнитном шлюзе фракции равно в среднем 1/6 (табл.1).

С увеличением крупности фракции выход магнитного концентрата уменьшается, например, соотношение магнитного и немагнитного компонентов во фракции менее 0,2 мм составляет 1/6, а во фракциях от 0,2 до 1,0 мм - от 1:3 до 1:6, а во фракциях 1-2 и 2-5 мм это соотношение растет от 1:9 до 1:32. Это можно объяснить тем, что в крупной фракции (более 1-2 мм) многие магнитные минералы находятся в срастании с легкими минералами (доломит и кальцит), и поэтому легко уходят в легкую немагнитную фракцию. Далее, с целью более чистого извлечения магнетита и ильменита, небольшие навески проб были обработаны на ручном электромагнитном сепараторе. Были выделены магнитная, сильно электромагнитная, слабо электромагнитная и неэлектромагнитная фракции. В выделенных фракциях определялся минералогический состав, в особенности магнетита, ильменита и граната. В магнитной фракции концентрируется преимущественно (более 90% от массы фракции) титаномагнетит с небольшой примесью магнитного ильменита, в малых долях (менее 0,1%) отмечается магнитный сульфид - пирротин. В сильно электромагнитную фракцию попадают в основном ильменит (около 90-95%), а также гранаты и пироксены, реже сульфиды. В слабо электромагнитной фракции увеличивается доля гранатов, оливинов и пироксенов (до 20-50%). В неэлектромагнитной фракции остаются в основном оливин, доломит, кальцит, реже немагнитный ильменит и сульфиды (халькопирит, пирит). Соотношение минералов варьирует в зависимости от размерности фракций и степени обогащенности проб.

Весовые и процентные соотношения этих фракций приведены в следующей таблице (табл.2). В фракциях 0,2-0,5 мм пробы ТУД-1 (после магнитного шлюза) выход магнитной и электромагнитной фракций составляет 60-70 вес.%.

Результаты спектрального анализа фракций (размер 0,25-0,5 мм) различной магнитной восприимчивости показывает, что магнитная фракция обогащена оксидом железа, а электромагнитная - окислами титана и железа (табл.3).

В пробе ТУД-1 слабо электромагнитной фракции увеличивается доля кремнезема, глинозема и окиси кальция, что обусловлено гранатами. В неэлектромагнитной тяжелой фракции резко возрастает доля серы и фосфора, что связано с увеличением в ней сульфидов и апатита.

На микрозондовом анализаторе Камебакс-Микро были изучены составы окисно-рудных минералов из магнитной и сильноэлектромагнитной фракций. Основными минералами являются ильменит и титаномагнетит, реже встречается хромит (табл.4). Ильмениты из электромагнитной фракции отличаются от магнитных ильменитов более низкой железистостью, марганцовистостью, хромистостью, но высокой магнезиальностью.

Т.о. предлагаемый способ может использоваться при обогащении песков россыпных месторождений, руд, техногенных материалов, содержащих цветные, редкие, драгоценные металлы, а также использоваться при попутном выделении примесей тяжелых минералов и металлов из различного минерального сырья, в шлиходоводочных операциях, в геологоразведочной практике.

Таблица 1.
Гранулометрический состав пробы ТУД 1 после сепарации на магнитном шлюзе
Фракции, мм	Вес, г	% содержание	Вес магнитной фракции, г	Вес немагнитной фракции, г	Соотношение магн./немагн.
2-5	2300	7,6	70	2 230	1 /32
1-2	16000	53,2	1 600	14 400	1/9
0,4-1	6000	19,9	1 550	4 450	1/3
0,3-0,4	1400	4,6	310	1 090	1/6
0,2-0,3	2000	6,7	380	1 620	1/4
<0,2	2400	8,0	350	2 050	1/6
Всего	30100	100,0	4 260	25 840	1/6

Таблица 2.
Весовые и процентные соотношения разделения тяжелой фракции по магнитной восприимчивости
№ проб фракция, мм	Общий вес, г/%	Магн. фр. г/%	Сильно-элм. фракция, г/%	Слабо-элм. фракция, г/%	Неэлектромаг фракция, г/%
ТУД-1	61,70 г	19,25 г	23,45 г	6,75 г	12,25 г
0,25-0,5 мм	100%	31%	38%	11%	20%
ТУД-1	19,25 г	6,05 г	5,48 г	2,37 г	5,35 г
0,2-0,25 мм	100%	32%	28%	12%	28%

Таблица 3. Результаты спектрального анализа пробы ТУД-1
Фракция	SiO2	TiO2	FeO	MgO	MnO	CaO	Al2O3	P2O5	S	Сумма
Магнитная	3,29	16,78	73,18	3,47	0,31	1,27	0,85	0,03	0,64	99,82
Сильноэлектромагнитная	4,10	41,92	42,87	6,49	0,26	1,21	1,19	0,03	1,59	99,66
Слабоэлектромагнитная	16,50	10,58	49,95	9,48	0,46	2,65	6,38	0,04	3,35	99,39
Неэлектромагнитная	14,90	0,86	47,11	14,70	0,16	2,50	2,18	0,20	16,8	99,41

Таблица 4
Представительные анализы ильменитов, хромита и титаномагнетита из пробы ТУД1
№ проб	№ анал.	TiO2		FeO	MgO	MnO	Al2O 3	Cr2O 3	Сумма
Ильмениты из электромагнитной фракции
ТУД 1	52	46,80	42,43		7,11	0,23	0,50	1,90	98,97
	54	47,34	43,84		7,67	0,20	0,46	0,98	100,49
	63	47,83	41,84		7,99	0,27	0,38	1,43	99,74
	57	49,69	40,01		8,89	0,21	0,50	0,36	99,66
	61	50,05	39,42		8,83	0,22	0,41	0,27	99,20
	62	50,43	37,65		9,24	0,21	0,56	1,03	99,12
n=13	Мин.	46,80	37,65		7,11	0,16	0,38	0,27
	Макс.	50,79	43,84		9,24	0,31	0,56	1,90
	Среднее	48,65	41,40		8,21	0,22	0,48	0,84
Ильмениты из магнитной фракции
ТУД-1	10	45,67	43,24		7,05	0,23	0,50	2,64	99,33
мф	2	46,07	52,78		1,04	0,08	0,00	0,11	100,08
	7	46,41	41,41		8,97	0,27	0,44	2,32	99,82
	5	47,07	43,39		7,50	0,23	0,59	1,07	99,85
	8	49,65	39,49		8,47	1,47	0,47	0,37	99,92
n=9	Мин.	45,67	39,49		1.04	0,08	0,00	0,11
	Макс.	49,65	52,78		8,97	1,47	0,59	3,37
	Среднее	47,18	43,33		7,10	0,38	0,43	1,37
Хромит
ТУД1	6	0,83		36,40	5,95	0,69	3,70	52,87	100,44
Титаномагнетит
ТУД1	58	15,04		80,90	0,14	1,10	0,00	0,22	97,40