1.4. Машины для флотации железных руд и концентратов

При флотации железных руд важное значение имеет конструкция флотационных машин. При выборе и использовании машин необходимо учитывать, что для эффективной флотации требуется обеспечить поступление в камеру ограниченного количества воздуха, но очень мелко диспергированного [28,29].

Флотационные машины типа «Механобр» больших размеров плохо приспособлены для флотации железных руд, не обеспечивают точную регулировку количества всасываемого воздуха и размера пузырьков. При избытке воздуха применяемые собиратели создают очень обильную устойчивую пену, притом сильно обводненную, что приводит к излишнему выходу и разжижению промежуточных продуктов, поэтому такие машины не являются перспективными для флотации железных руд.

Флотационная доводка магнетитовых концентратов за рубежом осуществляется в основном в машинах Wemco, которые отличаются управляемой циркуляцией, способностью работать на грубом продукте, и дают высокое извлечение. К предприятиям, использующим машины Wemco относятся: Эмпайр; Min. Со; Тилден (США); Адаме; Гриффит Шерман (Канада); Кирканс (Норвегия); Кируна (Швеция); Бонг Рейндж (Либерия) [12].

В последнее время несколькими железорудными компаниями в Бразилии, Канаде, США, Венесуэле, Индии ведутся активные исследования по доводке железорудных концентратов методом обратной катионной флотации в колонных машинах.

Интенсивное развитие колонной флотации в России характерно для обогащения горно-химического сырья и редких металлов [41, 43, 52, 53, 54, 59, 60, 61, 82], однако применение их для флотации железных руд в отечественной практике неизвестно.

Разработка в Канаде (фирма «СРТ») и ряде других стран высокотехнологичных образцов флотационных колонн, поставило колонную флотацию в качестве нового направления совершенствования технологии глубокого обогащения железосодержащих руд и получения высококачественных концентратов.

В рекламе производителей пневматических колонных машин отмечается, что, по сравнению с импеллерными флотомашинами, они обеспечивают повышение содержания полезных минералов на 1-2% и рост извлечения на 0,5-2,5%.

Одной из главных причин улучшения технологических показателей, по мнению производителей, является повторная флотация частиц при возвращении их в зону разделения промывной водой, а также противоточное движение частиц пузырьков, увеличивающее вероятность их столкновения, возможность регулирования расхода воздуха и степени его дисперсности.

Внедрение флотации в колонных флотомашинах в технологию обогатительных фабрик перерабатывающих железные руды, возможно, в различных точках схемы в зависимости от поставленных экономических и технологических целей.

Колонные флотомашины могут включаться в технологическую схему фабрик, использующих другие обогатительные методы и оборудование для производства железных окатышей, с очень низким содержанием кремнезема (менее 1,0%);.для увеличения производительности существующего флотационного передела в механических флотомашинах; для извлечения железа из отвальных хвостов магнитной сепарации; для получения нескольких сортов концентратов (например, для доменного производства и для прямого восстановления) [84, 85, 88, 89, 92, 104, 105, 106, 117, 120, 123, 125, 127 и др.].

В настоящее время многие производители железорудной продукции по всему миру рассматривают колонные флотомашины как альтернативу обычным флотомашинам для снижения содержания кварца в тонких фракциях которые направляются на производства окатышей.

Наибольшее количество железорудных предприятий, использующих флотацию в колонных машинах характерно для Бразилии, а также Канады, США, Индии.

Предприятие SAMARCO (Бразилия) перерабатывает гематитовую руду. После измельчения руды до крупности 92% -0,15 мм, ее классифицируют в гидроциклонах на пески и шламы. Пески крупностью 88% -44 мкм флотируют в механических машинах Wemco с получением хвостов. Пенные продукты после доизмельчения также, как и шламы, флотируют в колонных машинах. Флотация осуществляется моно и диаминами (87% и 13%) с расходом 45 г/т питания при pH = 9-11, создаваемом каустической содой. В качестве депрессора гематита используется 400-700 г/т кукурузного крахмала. Получают около 12 млн. т флотационного концентрата с содержанием Si0₂ = 1,1-1,7%.

Предприятие PICO MINE (Бразилия) использует установленные колонные флотомашины для обогащения мелких классов гематитовой руды крупностью -0,15 мм. Технологическая схема включает основную, контрольную и перечистную флотацию. Для снижения расхода собирателя используют дизельное топливо, для подкисления пульпы, сбрасываемой в хвостохранилище, используют углекислый газ.

Предприятие WARGEM GRAND (Бразилия) перерабатывает около 17,7 млн. т/год рудной массы. Флотационному обогащению в колонных машинах подвергаются мелкие классы руды. Установлено три машины - для основной, контрольной флотации и перечистки пенных продуктов основной и контрольной флотации. Расход амина - 45 г/т, едкого натра - 300 г/т, крахмала - 600 г/т, рН = 11,0. Содержание SÍO2 в исходном - 8,0%, в концентрате - 1,3%, в хвостах -49,0%. Из 14,4 млн.т товарной продукции флотационный концентрат составляет 3 млн.т.

Предприятие Кудремукх (Индия) перерабатывает 22,6 млн.т/год магнетит-гематитовых руд по схеме трехстадиального магнитного обогащения. Немагнитный продукт направляется на винтовые сепараторы, концентрат которых доизмельчается и поступает на флотацию в машинах колонного типа фирмы Comineo. Из руды с содержанием железа 38% получают гематито-магнетитовый концентрат с содержанием железа 67% и кремнезема 4,0%.

Предприятие Minntac (США) производительностью 14,7 млн.т/год окатышей применяет трехстадиальную схему измельчения таконитов до конечной крупности 85% -53мкм. Концентрат магнитной сепарации последней стадии с содержанием кремнезема 5,4% флотируется в механических машинах Денвер с получением камерного продукта с содержанием кремнезема 3,9% для окомкования. Пенный продукт флотации подвергается обезвоживанию в мокрых магнитных сепараторах и гидроциклонированию. Слив гидроциклонов (16% твердого) содержит 13,6% кремнезема и поступает на флотацию в колонных машинах, где содержание кремнезема_ уменьшается до 7-12%. Общий концентрат после флотации содержит 69,0% железа и 3,6% кремнезема. Для флотации используется амин диэтилового эфира и спиртовый вспениватель.

В литературных источниках отмечается, что алкил-аминовые коллекторы токсичны при концентрации несколько ррт и даже меньше 1 ррт, поэтому необходимо избежать их попадания в грунтовые воды. Так исследованиями на флотационной фабрики Bong Mining (Либерия), установлено, что при расходе катионного собирателя 30+50 г/т, содержание аминов в фильтрате (от концентрата) составило при рН-10,3 в количестве

0,07-^-1,0 ррш. В пенном продукте остаточная концентрация аминов составила 2+9 ррш в зависимости от рН. Для снижения остаточной концентрации аминов в воде до 0,1 ррш рекомендуется смешать флотационные отходы с хвостами мокрой магнитной сепарации или отходами дешламации.

Таблица 2: Основные предприятия, использующие флотацию в колонных флотомашинах применительно к железным рудам. Компания	Операция	К-во	Размер	Применение
Бошагсо	Перечистка	3	Зм х 6м х 13,6м	Удаление кварца из итабирита
	Перечистка	4	3,67м х 13,6м	Удаление кварца из итабирита
	Контрольная	2	Змх4м х 13,5м	Удаление кварца из итабирита
	Контрольная	1	2,44м х Юм	Удаление кварца из итабирита
	Основная	1	Змх4м х 12м	Удаление кварца из итабирита
	Перечистка	1	Зм х 2м х 12м	Удаление кварца из итабирита
МВЯ	Основная	2	3,67м х 14м	Удаление кварца из гематита
	Перечистка	1	3,67м х 14м	Удаление кварца из гематита
	Основная	2	2,44м х 12м	Удаление кварца из гематита
	Перечистка	1	2,44м х 12м	Удаление кварца из гематита
БашИп 1В- III*	Основная	1	4м х 12м	Удаление кварца из итабирита
	Перечистка	1	4,5м х 12м	Удаление кварца из итабирита
	Контрольная	2	4,5м х 8м	Удаление кварца из итабирита
СБЫ	Основная	3	4м х Юм	Удаление кварца из итабирита
	Контрольная	1	4м х Юм	Удаление кварца из итабирита
СУМ) ТшЬореЬа	Основная	2	4м х 15м	Удаление кварца из итабирита
	Перечистка	1	4м х 15м	Удаление кварца из итабирита
СУ1Ш Сопсе1сао	Основная	6	Зм х 5м х 14м	Удаление кварца из итабирита
	Перечистка	3	Зм х 5м х 14м	Удаление кварца из итабирита
КискетиИк	Основная	2	4м х 12м	Удаление кварца из магнетита
	Основная*	6	4м х 12м	Удаление кварца из магнетита
Мтега Ое1 Мо11е	Перечистка	2	4м х Юм	Удаление кварца из гематита
ивв МЫас *	Перечистка	4	3,67м х 12м	Удаление кварца из таконита

Исследования по снижению содержания кремнезема в магнетитовых концентратах ОАО "Михайловский ГОК" выполнены в разное время и на различных исходных продуктах [19,28,42, 55, 56, 67, 70, 78].

Однако общие выводы об эффективности использования различных способов обогащения можно сделать. Несмотря на то, что технология доизмельчения и мокрой магнитной сепарации является наиболее доступной, она позволяет увеличить содержание железа не более чем на 1,5-1,7%. Кроме того, она отличается большой энергоемкостью и приводит к увеличению удельных поверхностей концентратов, что отрицательно влияет на влажность кека при фильтрации и последующее окомкование.

В ранее выполненных исследованиях при флотационной доводке на отечественном собирателе ГИПХ-3 при расходе 280 г/т прирост содержания железа составил 3,0+3,4%. Однако концентратов с содержанием кремнезема менее 3% не было получено. Кроме того, такой реагент в настоящее время не выпускается.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие основные выводы:

• Истощение запасов высококачественного сырья вместе с увеличением давления мирового рынка на улучшение качества железорудных концентратов, полученных по магнитным технологиям, вынуждает горно­обогатительные предприятия модернизировать свои технологические схемы тили вводить дополнительные способы переработки.

• Наиболее эффективным методом повышения качества железных концентратов за рубежом является обратная катионная флотация в колонных машинах, характеризующаяся высокой селективностью, малыми расходами реагентов, низкими капитальными и эксплутационными затратами. Однако условия их применения для каждого конкретного случая не приводятся.

• Из-за низкой эффективности отечественных катионных собирателей на основе первичных аминов (АНП-14, ИМ-11, ГИПХ-3 и др.) в настоящее время не производятся. Для флотации магнетитовых концентратов за рубежом используют новый класс катионных собирателей сложного химического состава и структуры на основе эфиров моно- и диаминов и их смесей (Флотигамы, Лилофлоты, Армины и др.), механизм действия которых и условия применения в литературных источниках не приводятся.

Отсюда вытекают задачи настоящих исследований:

• Выявление механизма действия и флотационной активности модифицированных катионных собирателей типа аминоэфиров по отношению к основным минеральным компонентам магнетитовых кварцитов (окислам железа и кварца);

• Определение оптимальных реагентных режимов и параметров селективной флотации магнетитовых концентратов, обеспечивающих высокую степень разделения окислов железа и кварца;

• Исследование процесса колонной флотации и определение оптимальных критериев проектирования колонных аппаратов для обогащения магнетитовых кварцитов, обеспечивающие получение высоких технико-экономических показателей;

Обоснование технологической схемы дообогащения магнетитовых концентратов методом обратной катионной флотации в колонных машинах с использованием модифицированных собирателей типа аминоэфиров, обеспечивающей получение высококачественных низкокремнеземистых продуктов