1.2. Методы повышения качества железорудных концентратов

Истощение запасов высококачественного сырья вместе с увеличением давления рынка направленного на улучшение качества товарной продукции вынуждает производителей железорудной продукции модернизировать свои технологические схемы и искать возможность их совершенствования или введения дополнительных способов обработки.

Практически во всех странах мира к 2005 г. резко возросло качество железорудной продукции. При этом качество железорудных концентратов, получаемых по магнитной технологии как на предприятиях России, так и за рубежом, находится на одном уровне - от 60,2 до 67,6%. Основной прирост массовой доли железа в железорудных концентратах получают за счет введения в технологию доводочных операций (тонкое грохочение, обратная катионная флотация), стадиального выделения концентратов, использования более совершенных магнитных сепараторов. Доводочные операции позволяют повысить массовую долю железа в концентратах до 67,5-71,8% и понизить содержание в них кремнезема до 2% и менее. Так на предприятиях, Пи-Ридж (США), Мальбергет (Швеция), Лебединский ГОК (РФ) на доводочных отделениях производят особо чистые концентраты (69-70% железа и до 2,5% кремнезема), которые используются для электросталеплавильного производства, аккумуляторной промышленности (соответственно 71-71,2 и до 1%) и порошковой металлургии (71,4-71,8 и до 0,3%) [44].

В целях повышения качества концентрата на отдельных комбинатах в качестве доводочной операции используется тонкое грохочение (Костомукшский ГОК), позволяющее повысить массовую долю железа с 65,7 до 67,6% с одновременным повышением извлечения металла с 76,4 до 78,0%. В настоящее время на многих предприятиях исследуется возможность применения для этих целей грохотов «Деррик».

Высокие технологические показатели по доводке магнетитового концентрата получены с применением магнитно-гравитационного классификатора типа (МГК-1500), промышленные испытания которого проведены на Костомукшском и Лебединском ГОКах. Показано, что при использовании МГК-1500 массовую долю железа в концентрате на

Костомукшском ГОКе можно повысить до 68,5-69,0% без использования тонкого грохочения. На Лебединском ГОКе указанный аппарат позволил получить концентрат с массовой долей железа 70,0-71,0% без использования обратной флотации, но без выделения отвальных хвостов, т.е. с получением двух концентратов.

Новым направлением совершенствования технологии обогащения магнетитовых кварцитов является применение сепараторов с бегущим магнитным полем. Промышленные испытания на Михайловском и Лебединском ГОКах показали высокую эффективность разработанных в НТЦ МГГУ высокоселективных магнитных сепараторов типа ВСП БМ- 32,5/25 с вращающейся магнитной системой и сепаратора типа ПМС-90/50 [47].

Флотационная доводка железорудных концентратов с технологической точки зрения является наиболее совершенной и кардинально решает проблему производства чистых железорудных концентратов, вплоть до получения мономинеральных фракций [14, 16, 28, 34, 38, 42]. Доводка имеет цель снизить содержание кремнезема в форме кварца и силикатов, попутно снижается содержание щелочей (КгО+ИагО), которые в основном входят в состав силикатов, что позволяет использовать окатыши для последующей металлизации.

При флотации железных руд могут применяться три основных метода: прямая анионная, обратная анионная или обратная катионная флотация [7, 9, 13,16,17,18,19, 20,28,34].

Прямая анионная флотация оксидов железа обычно проводится жирнокислотными собирателями (до 1 кг/т) при значениях рН, равных 6-7. Иногда флотация проводится в содовой среде (рН до 9,5-10). Для депрессии минералов породы загружают жидкое стекло или коллоидную кремневую кислоту (до 1 кг/т). Для нейтрализации действия солей жесткости, связывающих собиратель, активирующих пустую породу и депрессирующих оксиды железа, дополнительно загружают небольшие количества фосфатных соединений, сернистого натрия и других реагентов.

При наличии в руде силикатов железа, значительных количеств апатита, кальцита и ангидрита, переходящих при прямой анионной флотации в концентрат и загрязняющих его, более целесообразно применение обратной флотации.

«Обратная анионная» флотация минералов породы производится жирнокислотными собирателями в сильнощелочной известковой среде (при рН ~11). Железный концентрат получается камерным продуктом. Депрессия флотации минералов железа обеспечивается: действием гидроксильных ионов, а также загрузкой органического депрессора (крахмала, КМЦ, лигнинсульфоната) при расходе 0,6-1 кг/т. К достоинствам обратной анионной флотации относится возможность ведения процесса на жесткой воды при расходе собирателя 0,2-0,6 кг/т.

Обратная «катионная» флотация силикатных минералов породы проводится в содовой среде при рН 8-9 аминами или их солями при расходе 0,2-0,4 кг/т. Для депрессии оксидов железа применяют крахмал, декстрин, таннин при расходах 0,5-1 кг/т и другие органические депрессоры. Вредное влияние на процесс «катионной» флотации оказывают ионы железа и алюминия, сорбирующиеся на силикатных минералах, вызывая депрессию их флотации.

Преимуществом обратной катионной флотации является высокая селективность, малое время флотации, малые расходы современных модифицированных реагентов, составляющие по различным данным составляет 25^90 г/т. В некоторых случаях для повышения устойчивости флотации используются вспениватели типа М1ВС при расходе порядка 23 г/т. Флотация осуществляется при естественном значении рН, иногда производят обработку пульпы едким натром. В качестве эффективного депрессора минералов железа используют щелочные крахмалы.

Схемы флотации железных руд достаточно просты. Они включают обычно основную, иногда контрольную флотации и две-три перечистные операции. Результаты обогащения по всем трем методам флотации железных руд примерно одинаковы. Выбор метода в каждом конкретном случае определяется стоимостью передела по каждому из них.

Схемы флотационной доводки могут быть разделены на два типа. Большая часть известных схем предусматривает выделение концентрата, хвостов и промпродукта, возвращаемого на дообогащение после доизмельчения или без него, (например, предприятия Гриффит и Шерман - Канада). Схемы второго типа предусматривают выделение только высокосортного концентрата и промпродукта, (предприятие Адаме -Канада).

Качество получаемых флотационных железных концентратов зависит от состава руд. Так, концентраты, получаемые при флотации магнетито- гематитовых руд, содержат не менее 62-65% железа; флотации буроже- лезняковых руд - 43-50% железа, флотации сидеритовых руд - 30-35% железа. Отечественными исследователями показана возможность получения в результате обратной флотации сверхбогатых «суперконцентратов», содержащих более 70% железа. Во всех случаях содержание вредных примесей в концентратах должно быть не более, %: серы 0,1 -0,3; фосфора 0,15-0,20; мышьяка 0,07-0,1; свинца 0,01 -0,015. Извлечение железа в концентраты зависит от содержания его в рудах (13-35%) и изменяется до 65 до 85% [28, 36, 423, 70].

Флотационная доводка магнетитовых концентратов ОАО «Южный ГОК» (Украина) на технической воде при естественном рН = 8,3 и расходе катионных собирателей 100-150 г/т позволяет получить в лабораторных условиях концентраты содержанием железа 68,2-70,6%.

Магнитно-флотационная доводка концентратов на Ингулецком ГОКе (Украина) обеспечивает получение флотационного концентрата с содержанием железа 69% при извлечении железа в концентрат 96% (от операции). Процесс ведется на жесткой технической воде.

В настоящее время технологические схемы магнитно-флотационного обогащения применяют на половине крупных действующих обогатительных фабриках.

Краткие сведения о зарубежных фабриках, использующих флотационную доводку магнетитовых концентратов, приведены в таблице 1.