комплексный способ переработки отходов обогащения железных руд

Формула изобретения

Комплексный способ переработки отходов обогащения железных руд, включающий дробление отходов, отделение магнитных пород магнитными сепараторами, отделение и переработку тяжелых пород, отделение и переработку легких и немагнитных пород, отделение и переработку размокаемых пород, отличающийся тем, что переработку отходов производят в два этапа: на первом сухом этапе производят первичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, немагнитные породы разделяют на классификаторе на класс крупностью +2,0 мм и передают его на дробление, где его измельчают и сбрасывают на ленточный транспортер и смешивают с классом крупностью -2,0 мм после классификатора и проводят вторичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, которые направляют на переработку и брикетирование, а немагнитные породы передают на второй гидравлический этап переработки, для чего их сбрасывают в вибрационный желоб, установленный с уклоном, куда подают воду, и в созданной пульпе гравитационно разделяют немагнитные породы по плотности и крупности частиц, для чего гидравлический поток равномерно увеличивают по высоте в вибрационном желобе, а дифференцированный поток направляют в приемные воронки с отводящими обезвоживающими желобами, установленными с углами естественного откоса, для перепуска обезвоженных сыпучих пород в обезвоживающие бункеры с питателями, откуда обезвоженные породы периодически подают в аппараты Кнельсона, в которых разделяют частицы пород на тяжелые, благородные и редкоземельные, шлихи которых отгружают для аффинажной обработки, а пустую породу из аппаратов, воду из обезвоживающих бункеров и желобов и поток, не уловленный воронками, подают в головную часть обезвоживающего комплекса, где производится осаждение, выдача и обезвоживание твердых частиц в обезвоживающий бункер песка, откуда ее подают для затаривания, а неосевшие частицы вместе с размокаемыми коллоидными частицами переливом уходят в головную часть аккумулирующего обезвоживающего комплекса, где их отстаивают, выдают, частично обезвоживают и используют в виде глины, а осветленная вода шламовым насосом возвращается в головную часть второго этапа, при этом недостаток воды в замкнутом цикле водоснабжения второго этапа восполняют из внешнего источника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки вторичных ресурсов и может быть использовано при обогащении отходов железорудных и других материалов на обогатительных фабриках.

Известен способ обогащения магнитных продуктов (статья Кармазин, В.И. Магнитные методы обогащения / В.И. Кармазин В.В. Кармазин - М.: Недра, 1984. - С.411-412), который включает измельчение, классификацию, защитное грохочение, обогащение магнитными сепараторами. Основными недостатками способа являются большие энергозатраты, а также недостаточная степень извлечения железа в концентрат.

Известен способ получения природного красного железоокисного пигмента из руды (патент RU 2441892, МПК 00901/24, опубл. 10.02.2012), который включает ее дробление, обогащение методом магнитной сепарации и повторное измельчение. В качестве руды может быть использован гематит, мартит, гидрогематит. Сначала руду дробят до размера не более 10 мм, после чего измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм и классифицируют в 4 стадии. Классифицирование включает основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирование. Затем проводят окислительную деструкцию сульфидов, содержащихся в руде, сгущение и сушку с одновременной дезинтеграцией и воздушной классификацией пигмента. Изобретение позволяет повысить выход пигмента и экологичность производства, снизить содержание серы в пигменте и количество отходов, но способ не обеспечивает безотходность переработки.

Известен способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части (патент RU 2430786, МПК В03С 1/02, опубл. 10.10.2011), который включает подачу пульпы в верхнюю часть винтообразного с вертикальной осью желоба, подачу смывной воды по всему периметру внутреннего борта желоба, стекание пульпы под действием силы тяжести вниз в виде разной глубины по сечению желоба закрученного потока, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности, концентрацию минералов, вывод продуктов обогащения. При этом регулируемым и реверсируемым вращением винтообразного желоба вокруг своей вертикальной оси управляют центробежными силами в пространстве разделения обрабатываемого материала и осуществляют разделение минеральных продуктов по крупности, плотности, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтообразного желоба. Технический результат - повышение эффективности разделения.

Способ сухого обогащения сырья полезных ископаемых (патент RU 2329105, МПК В07В 9/00, опубл. 20.07 2008) включает четыре стадии, на первой из которых исходное сырье с размером фракции не более 300 мм дробят до размера частиц не более 25 мм и отделяют просеиванием частицы размером не более 10 мм, остальное сырье разделяют по плотности на частицы пустой породы, целевого полезного ископаемого и сростки целевого полезного ископаемого с породой, на второй стадии сростки целевого полезного ископаемого с породой дробят до размера частиц не более 10 мм, от которых и от отделенного на первой стадии просеиванием сырья отделяют просеиванием частицы размером не более 5 мм, а остальное сырье разделяют по плотности на частицы пустой породы, целевого полезного ископаемого и сростки целевого полезного ископаемого с породой, на третьей стадии сростки целевого полезного ископаемого с породой дробят до размера частиц не более 5 мм, от которых и от отделенного на второй стадии просеиванием сырья отделяют просеиванием частицы размером не более 1 мм, а остальное сырое разделяют по плотности на частицы пустой породы, целевого полезного ископаемого и сростки целевого полезного ископаемого с породой, на четвертой стадии сростки целевого полезного ископаемого с породой дробят до размера частиц не более 1 мм, которые совместно с отделенным на третьей стадии просеивания сырьем разделяют по плотности на пустую породу и целевое полезное ископаемое.

Известен способ мокрого магнитного обогащения магнетитовых кварцитов (патент RU 2232058, МПК В03С 1/00, опубл. 10.07.2004), включающий измельчение дробленой руды, классификацию измельченного продукта, магнитную сепарацию сливов классификаторов, выделение немагнитного продукта в отходы магнитной сепарации. Магнитный продукт классифицируют в гидроциклонах и доизмельчают в промпродуктовой мельнице. Из слива гидроциклонов одной и той же стадии измельчения выделяют отходы в несколько приемов на магнитных решетках, установленных в чанах дешламаторов, а из сливов гидроциклонов и из песков дешламаторов перед выделением отходов выделяют надрешетный продукт на магнитных решетках, который направляют на циркуляцию через магнитную сепарацию, причем классификацию в гидроциклонах и доизмельчение в промпродуктовой мельнице ведут с циркуляцией магнитного продукта. При этом для измельчения дробленой руды до заданной крупности концентрата используют две мельницы первой стадии и одну промпродуктовую.

Способ переработки отходов железорудного производства (патент RU 2190027, МПК С22В 1/00, С22В 7/00, В03В 9/06, опубл. 27.09.2002), который включает гравитационное обобщение сегрегацией отходов и выделение при этом фракции отходов более 100 мм, +60-100 мм, +10-60 мм и 0-10 мм, затем фракцию отходов более 100 мм подвергают дроблению до крупности 0-100 мм, после чего производят раздельно магнитную сепарацию фракций отходов - для фракции отходов +60-100 мм производят сначала низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением упомянутого железного концентрата, затем высокоградиентную магнитную сепарацию с выделением строительного материала в виде балластного щебня и некондиционного магнитного продукта, который объединяют с фракцией +10-60 мм отходов и подвергают дроблению до крупности 0-25 мм, затем отделяют фракцию +10-25 мм и для фракции +10-25 мм отходов производят сначала низкоградиентную, затем высокоградиентную магнитные сепарации с выделением строительного щебня и некондиционного магнитного продукта, который в свою очередь подвергают дроблению до крупности 0-10 мм, объединяют с фракцией 0-10 мм отходов и осуществляют полиградиентную магнитную сепарацию путем одновременного воздействия высокоградиентного магнитного поля стационарной магнитной системы и переменного по полярности и направлению высокоградиентного магнитного поля концентратов магнитного потока и выделяют строительный материал в виде отсева для засыпки отработанных карьеров и некондиционный магнитный продукт, направляемый на низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением продукта для извлечения железа в агломерационном производстве и сульфидного продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов методом флотации. Технический результат заключается в повышении эффективности, полноты извлечения полезных компонентов и уменьшении экологически вредных последствий железорудного производства за счет обеспечения оптимальных режимов магнитной сепарации при промышленной переработке неоднородных по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов отходов железорудного производства.

Известен способ извлечения благородных металлов из шлаков (патент RU 2173724, МПК С22В 11/02, С22В 7/04, В03В 5/00, опубл. 20.09.2001), который относится к аффинажному производству металлов платиновой группы, золота и серебра. Шлаковые отходы измельчают в дробилке или в мельнице и порошок классифицируют до получения порошка с частицами крупностью минус 3, минусовую фракцию подвергают разделению на тяжелую и легкую фракции в водной среде, тяжелую фракцию подвергают дополнительному обогащению методом разделительной плавки. Водную пульпу с легкой фракцией разделяют отстаиванием или фильтрацией, полученный раствор используют в качестве разделяющей среды для облегчения разделения воды от легкой фракции из порошка крупностью минус 3 мм, дополнительно выделяют класс минус 0,2 мм. Способ позволяет увеличить извлечение благородных металлов.

Способ обогащения лежалых хвостов хвостохранилищ (патент RU 2065777, МПК В03С 1/00, В03C 9/06, опубл. 27.08.1996), включающий их переработку с выделением минералов железа, при этом на переработку лежалые хвосты подают в виде пульпы, а переработку осуществляют путем защитного грохочения пульпы, ее классификации по классу 0,16 мкм, основной и перечистной магнитных сепараций класса крупностью меньше 0,16 мкм, обезвоживания полученных продуктов, при этом обе магнитные сепарации ведут в неоднородном магнитном поле при индукции 0,4 Тл, а пульпу в магнитное поле подают со скоростью 0,2-0,3 м/с.

Известны способы обогащения магнитных материалов (Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики. - М: Недра, 1984. - С.169), которые включают дробление руды, ее измельчение на мельницах, обогащение магнитными сепараторами, магнитными дешламаторами, перекачку магнитного продукта хвостов в хвостохранилище.

Недостатками приведенных способов являются большие материальные затраты на дробление, измельчение материалов (основное количество электроэнергии, капитальные затраты, затраты на амортизацию, текущие ремонты, трудовые затраты). Из-за несовершенства способа обогащения в хвосты выбрасывается до 25% железа.

Известен способ переработки отходов обогащения железных руд (патент RU 2452581, МПК В03В 9/06, опубл. 10.06.2012), принятый за прототип, который включает магнитную сепарацию с получением магнитной и немагнитной фракции и классификацию. Магнитную сепарацию осуществляют при напряженности магнитного поля 15-17 тыс. эрстед, гравитационное обогащение осуществляют в аппарате Кнельсона с выделением легкой фракции и концентрата благородных, редких, рассеянных, платиновых металлов, направляемого на двойную последовательную переработку в аппарате Кнельсона. Легкие фракции, полученные на концентраторе, объединяют и разделяют в тяжелой суспензии при плотности, равной 3,0, с выделением минералов граната и песка с удельной плотностью менее 3,0 г/см³, который классификацией по крупности разделяют на фракции (0,5-0,15 мм), (5-0,5 мм) и (0-0,15 мм), используемые в производстве строительных материалов в качестве песка и заполнителей бетона.

Задачами изобретения являются наиболее полное выделение полезных компонентов и переработка отходов обогащения в товарную продукцию и полуфабрикаты (песок, инертная пыль, глина, наполнители для бетона, шлихи драгоценных, редкоземельных и тяжелых металлов).

Решение поставленной задачи достигается тем, что при комплексной переработке отходов обогащения железных руд осуществляют дробление отходов, отделение магнитных пород магнитными сепараторами, отделение и переработку тяжелых пород, отделение и переработку легких и немагнитных пород, отделение и переработку размокаемых пород, при этом переработку отходов производят в два этапа: на первом сухом этапе производят первичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, немагнитные породы разделяют на классификаторе на класс крупностью +2,0 мм и передают его на дробление, где его измельчают и сбрасывают на ленточный транспортер и смешивают с классом крупностью -2,0 мм после классификатора и проводят вторичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, которые направляют на переработку и брикетирование, а немагнитные породы передают на второй гидравлический этап переработки, для чего их сбрасывают в вибрационный желоб, установленный с уклоном, куда подают воду, и в созданной пульпе гравитационно разделяют немагнитные породы по плотности и крупности частиц, для чего гидравлический поток равномерно увеличивают по высоте в вибрационном желобе, а дифференцированный поток направляют в приемные воронки с отводящими обезвоживающими желобами, установленными с углами естественного откоса, для перепуска обезвоженных сыпучих пород в обезвоживающие бункеры с питателями, откуда обезвоженные породы периодически подают в аппараты Кнельсона, в которых разделяют частицы пород на тяжелые, благородные и редкоземельные, шлихи которых отгружают для аффинажной обработки, а пустую породу из аппаратов, воду из обезвоживающих бункеров и желобов и поток, не уловленный воронками, подают в головную часть обезвоживающего комплекса, где производится осаждение, выдача и обезвоживание твердых частиц в обезвоживающий бункер песка, откуда ее подают для затаривания, а неосевшие частицы вместе с размокаемыми коллоидными частицами переливом уходят в головную часть аккумулирующего обезвоживающего комплекса, где их отстаивают, выдают, частично обезвоживают и используют в виде глины, а осветленная вода шламовым насосом возвращается в головную часть второго этапа, при этом недостаток воды в замкнутом цикле водоснабжения второго этапа восполняют из внешнего источника.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг.1 представлена общая технологическая схема переработки отходов обогащения железорудной руды, реализующая способ.

Погрузочная машина 1 из отвала 2 грузит сыпучие отходы на конвейер 3, который транспортирует их в приемный бункер 4 с питателем 5, обеспечивающий равномерную загрузку сыпучих отходов на ленточный конвейер 6, на котором магнитным сепаратором барабанного типа 7 отделяется магнитная фракция сыпучих отходов и направляется на комплекс переработки 8, а немагнитная фракция поступает на классификатор 9, разделяющий сыпучие отходы по крупности ±2 мм.

Класс крупностью -2 мм выгружается на ленточный транспортер 10, а класс +2 мм загружается транспортером 11 в дробильную установку 12 (щековую, конусную, шаровую или другого типа в зависимости от необходимой производительности), в которой он измельчается и выгружается на ленточный транспортер 10, где вновь магнитным сепаратором барабанного типа 7 отделяется магнитная фракция сыпучих отходов и направляется на комплекс переработки 8, а немагнитная фракция подается в наклонный вибрирующий желоб 13, куда подается шламовым насосом 14 вода для смыва сыпучих отходов.

В желобе 13 за счет угла наклона, плавного сужения и увеличения высоты бортов сужения плоский поток пульпы переходит в глубокий вертикальный, в котором происходит гравитационное разделение твердых частиц по плотности: наиболее плотные частицы транспортируются по дну желоба, менее плотные - в потоке у дна, а легкие - в верхних слоях потока.

На конце желоба 13 устанавливаются воронки 15 с обезвоживающими желобами 16, установленными с уклоном, для отделения донной и придонной части потока, обезвоживания и транспортировки сыпучих пород в раздельные обезвоживающие бункеры 17 с питателями 18, обеспечивающими загрузку обезвоженных материалов в аппараты Кнельсона 19, где разделяются на шлихи тяжелых, благородных и редкоземельных материалов, перерабатываемые по традиционным технологиям, а пустую породу, воду, поток, не уловленный воронками 15 из-под желоба 13, обезвоживающих желобов 16 и бункеров 17 с питателями 18 подают в головную часть обезвоживающего комплекса 20, где производят осаждение, обезвоживание и выгрузку твердых частиц в обезвоживающий бункер 17 с питателем 18, который подает материал на расфасовку, а взвешенные и размокаемые коллоидные частицы переливом уходят в обезвоживающий комплекс 21, где они осаждаются, частично обезвоживаются, выдаются в специальную тару 22 со сливом избытка воды и используются в качестве строительного материала (глины), а осветленная вода шламовым насосом 14 подается в желоб 13.

Недостаток воды в замкнутой системе водоснабжения компенсируется из внешних источников.