Железные руды

На многих фабриках, перерабатывающих скарновые и титаномагнетитовые руды, применяется сухая магнитная сепарация дроблёной руды, служащая для вывода части пустой породы в хвосты.
Руду перед сухой магнитной сепарацией дробят до крупности -20+0 (-100+0) мм. Сухая магнитная сепарация может проводиться на неклассифицированной дроблёной руде или раздельно в крупном и мелком классах либо только в крупном классе. В последнем случае несепарируемый класс объединяется с магнитным продуктом сухой магнитной сепарации. Сухая магнитная сепарация может осуществляться в две операции, вторая служит для контрольного обогащения немагнитного продукта первой операции. Магнитные продукты обеих операций объединяются.
На рис. 8.7 приведён пример использования сухой магнитной сепарации для предварительного обогащения титаномагнетитовой руды на Качканарском ГОКе.
На Соколовско-Сарбайском ГОКе сухой магнитной сепарации подвергается руда крупностью -10 мм с получением хвостов со следующими показателями: выход хвостов - 5 %; содержание железа в хвостах - 13,5 %; потери железа с хвостами - 1,2 %. На Магнитогорском металлургическом комбинате сухая магнитная сепарация с получением кусковых хвостов (-25+8 мм) позволяла достичь выхода хвостов 33,11 %, содержания железа в хвостах 12,4 % при потерях железа с хвостами 12,75 %.
К кусковым товарным железным рудам и концентратам предъявляются требования, приведённые в табл. 8.1.

При обогащении магнетит-гематитовой руды применяют стадиальные магнитно-гравитационные схемы обогащения с получением хвостов, в том числе в кусковом виде (рис. 8.8).
В зарубежной практике обогащения чисто гематитовых и мартитовых руд широко применяют обогащение в тяжёлых средах (барабанные сепараторы и гидроциклоны), обогащение на винтовых сепараторах, магнитную сепарацию в сильном поле.

Например, обогащение в тяжёлых суспензиях применяют на фабриках «Сан-Николас», «Ла-Перла»; отсадку - на фабриках «Стип-Рок», «Пикаррас»; на фабрике «Улбек» гематитовую руду, расклассифицированную на крупные и мелкие фракции, обогащают в тяжёлых суспензиях и струйных концентраторах Райхерта соответственно, для мелковкрапленных руд применяют магнитную сепарацию в сильном поле.
На Михайловском ГОКе при обогащении кварцево-глинистых руд применяют гравитацию (отсадка, винтовые сепараторы), магнитную сепарацию в сильном магнитном поле. Для шламистых глинистых руд используют промывку дроблёной руды перед обогащением. В отдельные периоды применялась схема, включающая сухую магнитную сепарацию, гравитационное обогащение хвостов сухого обогащения и мокрую магнитную сепарацию промпродукта сухой магнитной сепарации. Из шламистых руд в получаемых концентратах содержание железа на 10 % ниже, а извлечение меньше на 30 %, чем из зернистых гематит-магнетитовых кварцитов.
Обогащение гематит-магнетитовых руд KMA проводят по схеме: дробление руды до крупности 12 (20)-0 мм, промывка в классификаторах (содержание железа повышается на 6-15 %). Промытую руду обогащают в тяжёлых суспензиях, на отсадочных машинах или на винтовых сепараторах (класс -5 мм).
Собственно гематитовые руды обогащают по обжиг-магнитной схеме на фабриках Кривого Рога. Восстановительный обжиг проводят в трубчатых или шахтных печах, затем обожжённая руда обогащается по магнитной схеме.
Слабомагнитные сидеритовые руды могут обогащаться в тяжёлых суспензиях (рис. 8.9). При этом после первой стадии дробления в открытом цикле с предварительным грохочением руду перед тяжелосредной сепарацией промывают и отделяют мелкий класс -3+0 мм. Крупность обогащаемой руды -100+3 мм. Обогащение проводится в барабанном сепараторе. В качестве утяжелителя применяют ферросилиций, плотность суспензии 2500-3000 кг/м3.
Также могут применяться схемы обогащения с тяжелосредной сепарацией классифицированного материала в нескольких машинных классах либо с раздельным обогащением широкого крупного машинного класса и мелких классов (рис. 8.10). В табл. 8.2 приведены показатели работы фабрик бывшей Югославии, перерабатывающих сидеритовые руды по гравитационным схемам.
Сидеритовые руды и концентраты считаются неблагоприятным сырьём для металлургической плавки, так как восстановление железа из карбонатов, их разложение требуют значительных энергетических затрат. В России сидеритовые руды добывают на Бакальском руднике (Урал). Бакальские сидериты перед доменной плавкой подвергают окислительному обжигу в шахтных печах. После удаления углекислоты и карбонатов из сидеритов содержание железа повышается с 30-35 до 45-47 %. Обожжённые сидериты имеют высокую магнитную восприимчивость, благодаря чему применением магнитной сепарации можно значительно повысить содержание железа. Исследования Уралмеханобра показали, что при обжиг-магнитном обогащении сидеритов из руды с содержанием 25-30 % Fe получают концентрат с содержанием 54 % Fe при извлечении 95 %.

Обжиг-магнитное обогащение сидеритовых руд применяют в Чехии, Венгрии, Польше, Германии. Обжиг проводят при 500-600 °C с целью удаления летучих соединений и магнетизации руды. После обжига проводят сухую или мокрую магнитную сепарацию. Крупность обжигаемой руды составляет от 30-0 до 100-0 мм и более. Иногда мелкие классы удаляют промывкой руды с последующим обогащением. Обжиг-магнитные схемы обогащения однотипны: «дробление - обжиг - магнитная сепарация». Ho на каждом предприятии есть свои особенности. В Чехии на предприятии «Тршинец» обжиг ведут в трубчатых печах на материале крупностью 70-0 мм. Обожжённую руду охлаждают в холодильном барабане, пыль улавливают в батарейных циклонах. Обожжённую руду измельчают в шаровых мельницах сухим способом и подвергают магнитной сепарации. В концентрате содержание железа составляет 48-49 % при извлечении 78-79 %.
Гравитационное обогащение сидеритовых руд применяют в Австрии, Канаде, Германии и других странах. Обогащение проводят в тяжёлых суспензиях, на отсадочных машинах. Для глинистых руд применяют промывку.
Испытания, проведённые на руде Бакальского месторождения, показали, что на фоне снижения содержания железа в руде (до 26 %) повышение качества руды может быть достигнуто за счёт применения рентгенофлуоресцентной сепарации (табл. 8.3).

Бурожелезняковые руды являются наиболее сложным труднообогатимым железорудным сырьём; при переработке руд получают концентраты с содержанием 50-55 % Fe, спрос на которые весьма ограничен. Трудность их обогащения обусловлена высоким содержанием разрушенных железосодержащих оолитов, железистого мелкого песчаника, охристого глинистого материала, гальки, гравия, корок, плиток и др.
В большинстве случаев обогащение таких руд осуществляется исключительно промывкой или же она является главной операцией технологического процесса. Камышбурунский железорудный комбинат перерабатывает руды Керченского месторождения осадочного происхождения. Все руды представляют собой конгломераты мелких частиц железных минералов и кварца, сцементированных Ca, Mn и Fe-монтмориллонитовой труднодиспергируемой глиной, называемой цементом.
Руды Керченского месторождения обогащают по промывочногравитационной схеме с двумя стадиями промывки и обесшламливания, а также отсадки.
По разработанной схеме руда после дробления разделяется на классы 60-10 и 10-0 мм. Мелкий класс подвергают агломерации и высокотемпературному обжигу (1000-1100 °C) в шахтных печах. Продолжительность обжига 4 ч; охлаждение проводится в течение 3 ч до температуры 50-100 °C - в бункерах. Содержание железа в обожжённой руде повышается до 44,8 %. После охлаждения обожжённую руду обогащают магнитной сепарацией, при этом содержание железа в концентрате составляет 52-54 %.
На зарубежных фабриках бурожелезняковые руды обогащают с предварительной промывкой по одно- и многостадиальной схеме с последующей гравитацией крупнокусковой фракции (фабрика «Блекберн»).
Комплексные железные руды помимо железа могут содержать Ti, V, Cu, Co, Pt, Au, апатит, барит, флюорит. Принципиальные схемы обогащения комплексных руд приведены на рис. 8.11.
Обогатительные фабрики, перерабатывающие комплексные руды, часто имеют комбинированные схемы. Схемы предусматривают сухое магнитное обогащение с получением готового магнетитового концентрата или отвальных хвостов. Вторая часть схемы может быть флотационной, гравитационной, магнитной или их комбинацией (чаще магнитно-флотационная схема).
Сухой магнитной сепарацией выделяют крупнокусковые хвосты, магнитный продукт повторно сепарируют, измельчают и флотируют с получением селективных концентратов основных элементов или минералов. В другом варианте сухой магнитной сепарацией и гравитацией дроблёной руды кроме хвостов получают железорудные концентраты.