Способ химического обогащения железных руд и технологическая линия для его осуществления

 

Использование: получение высокочистых концентратов из бедных железный руд, содержащих немагнитные и слабомагнитные минералы железа, а также из отходов магнитного обогащения железных руд. Сущность изобретения: химическое обогащение железных руд включает переведение железа в растворимое состояине, его извлечение из раствора с помощью фосфорорганического комплексона, обработку полученного осадка с последующими промывкой, сушкой и прокаливанием. Технологическая линия для химического обогащения железных руд содержит бункер-дозатор, мельницу, дозатор измельченного сырья, реактор с выпуском для нерастворимых отходов обогащения, узел промывки указанных отходов, установку для производства стекловаты, емкость для кислоты, закольцованную на себя через реактор, вакуум-фильтр очистки раствора железа от механических примесей, первый контактный аппарат для обработки железа комплексоном, первый вакуум-фильтр, узел регенерации кислоты, емкость для комплексона, закольцованную на себе через первый контактный аппарат, первый вакуум-фильтр, второй контактный аппарат, второй вакуум-фильтр и узел регенерации комплексона с подсоединением к второму контактному аппарату емкости для щелочи, электропечь для прокаливания продуктов обогащения. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для получения высокочистых концентратов из бедных железных руд, содержащих немагнитные и слабомагнитные минералы железа, а также из отходов магнитного обогащения железных руд (хвостов).

Существуют способ химического обогащения железных руд и технологическая линия для его осуществления [1].

В соответствии с известным способом руду измельчают и затем обрабатывают щелочью (NaOH). Под действием щелочи оксиды железа приобретают ферромагнитные свойства и извлекаются из пульпы с помощью двухстадийной магнитной сепарации. Магнитный оксид промывают, отфильтровывают от пульпы, сушат и окусковывают.

Пульпу после извлечения магнитных оксидов профильтровывают, а прошедший через фильтры раствор щелочи регенерируют с помощью окиси кальция (СаО), очищают от кальциевых солей и примесей, неосаждаемых известью, упаривают и возвращают в начало технологической цепочки, т.е. емкость для щелочи в технологической линии известного химического способа обогащения железа закольцовывают через ряд технологических устройств на себя. Последнее позволяет использовать отработанный раствор щелочи многократно и тем самым снизить до минимума вредное воздействие рабочего раствора на окружающую среду.

Осадок, отфильтрованный из пульпы, прошедшей магнитную сепарацию, промывают, повторно отфильтровывают и получают твердые продукты парамагнитных ингредиентов пульпы.

По известному способу, таким образом, получают концентрат магнитных оксидов, твердый осадок парамагнитных составляющих, осадки кальциевых солей и осадки примесей, не осаждаемых кальциевыми солями.

Известная технологическая линия для химического обогащения железных руд включает загрузочный бункер, мельницу, дозаторы, емкости для щелочи, реактор, контактные аппараты, вакуум-фильтры, узлы промывки продуктов обогащения и регенерации химических растворов [1].

К недостаткам известного способа и технологической линии относятся низкий коэффициент извлечения железа из руд; невозможность увеличения содержания железа в концентрате более 60%; применение в технологическом процессе раствора щелочи высокой концентрации (40-50%), что предопределяет необходимость использования в технологической линии химического обогащения узлов и агрегатов из специальных материалов высокой стоимости; высокая коррозионная способность щелочного раствора указанной концентрации постоянно сохраняет возможность утечки последнего при циркуляции по технологической линии и, следовательно, известный способ несет в себе постоянную возможность загрязнения внешней среды токсинами; экономическая нецелесообразность использования способа при обогащении железных руд с содержанием в них железа менее 35%; отсутствие решений по утилизации отходов обогащения.

Задачей изобретения является повышение качества и чистоты концентрата при увеличении извлечения железа из бедных руд. Дополнительной задачей технического решения является обеспечение экологической чистоты технологического процесса обогащения руд.

Это достигается тем, что в способе химического обогащения железных руд, включающем измельчение руды, воздействие на измельченный продукт растворами химических веществ, отделение рудных компонентов от нерудных, регенерацию химических растворов для повторного использования, сначала железо переводят в раствор с помощью неорганической кислоты и раствор очищают от твердых частиц, после чего железо из раствора выводят в осадок органическим комплексоном, отделяют осадок от раствора щелочи с направлением осадка на прокаливание, а комплексосодержащего раствора не регенерацию и повторное использование в технологическом процессе.

Дополнительным отличием изобретения от известного решения является регенерация органического комплексона с помощью раствора щелочи при рН раствора, равном 7-8, по схеме Fe₃L₂ + 9NaOН = 3Fe(OH)₃ + Na₉L₂, где Fe₃L₂ - соединение железа с комплексоном, устойчивое в кислой среде при рН = 2-4; NaOH - гидроокись натрия; Fe(OH)₃ - нерастворимый осадок гидроокиси железа; Na₉L₂ - раствор комплексона в щелочной среде при рН = 7-8.

Еще одним отличием изобретения от известного решения является утилизация твердых отходов обогащения железных руд путем переработки их в стекловолокно.

Технологическая линия для химического обогащения железных руд, содержащая загрузочный бункер, мельницу, дозаторы, емкость для растворов щелочи, реактор, контактные аппараты, вакуум-фильтры, узлы промывки продуктов обогащения и регенерации химических растворов, отличается тем, что она снабжена емкостью для кислоты, емкостью для комплексона, вакуум-фильтром очистки раствора железа от механических примесей, контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, узлом регенерации кислоты, узлом регенерации комплексона, причем емкость для кислоты последовательно соединена с реактором, вакуум-фильтром очистки раствора железа от механических примесей, контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединений железа с комплексоном, узлом регенерации кислоты с образованием замкнутого контура, а емкость для комплексона последовательно соединена с контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединения железа с комплексоном, контактным аппаратом для обработки нерастворимого соединения железа с комплексоном раствором щелочи, вакуум-фильтром для выделения гидроокислов железа и узлом регенерации комплексона, причем емкость для щелочи соединена с контактным аппаратом для обработки нерастворимого соединения железа с комплексоном раствором щелочи, установленным за вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединений железа с комплексоном.

Технологическая линия отличается также тем, что она снабжена электропечью для прокаливания продуктов обогащения железа и установкой для производства стекловаты, причем электропечь размещена после вакуум-фильтра для выделения гидроокиси железа, а установка для производства стекловаты размещена после узла промывки продуктов обогащения.

На чертеже изображена технологическая линия для осуществления способа.

Технологическая линия для химического обогащения железных руд содержит бункер-дозатор 1; мельницу 2; дозатор 3 измельченного сырья; реактор 4 с выпуском 5 для нерастворимых отходов обогащения; узел 6 промывки указанных отходов; установку 7 для производства стекловаты; емкость 8 для кислоты, закольцованную на себя через реактор 4, вакуум-фильтр 9 очистки раствора железа от механических примесей, контактный аппарат 10 для обработки железа комплексоном, вакуум-фильтр 11 и узел 12 регенерации кислоты; емкость 13 для комплексона, закольцованную на себя через контактный аппарат 10, вакуум-фильтр 11, контактный аппарат 14, вакуум-фильтр 15 и узел 16 регенерации комплексона с подсоединением к контактному аппарату 14 емкости 17 для щелочи; электропечь 18 для прокаливания продуктов обогащения.

Технологическая линия для химического обогащения железных руд работает следующим образом.

Исходное сырье загружается в бункер-дозатор 1, откуда порциями поступает в мельницу 2, где измельчается до минус 1 мм. Измельченный материал накапливается в дозаторе 3, из которого поступает в реактор 4. Одновременно (или после загрузки исходного сырья) в дозатор из емкости 8 подают необходимое количество раствора кислоты. Под действием раствора кислоты при температуре 60-70^оС железо растворяется, и раствор его в кислоте (рН раствора 2-4) отфильтровывается через вакуум-фильтр 9. Процесс перевода железа в растворимое состояние длится порядка 2 ч и за указанный период из исходного сырья извлекается до 98% железа общего от первоначального его содержания в обогащаемом материале.

Нерастворимые в кислом субстрате нерудные минералы из дозатора через выпуск 5 поступают на узел 6 промывки. Сюда же (узел 6 промывки) направляют механические примеси твердых частиц, не прошедшие через вакуум-фильтр 9. После промывки твердые отходы обогащения поступают в установку 7 для производства стекловаты , что позволяет полностью утилизировать нерудные минералы и тем самым обеспечить безотходность технологического процесса. Раствор железа в кислом субстрате из вакуум-фильтра 9 поступает в контактный аппарат 10, куда из емкости 13 подается раствор комплексона. С помощью комплексона в контактном аппарате 10 железо осаждают, освобождая его от примесей кальция, магния и кремнезема. После фильтрации раствора через вакуум-фильтр 11 осадок железа промывают и подают в контактный аппарат 14, а раствор направляют в узел 12 регенерации. В узле 12 регенерации раствор кислоты восстанавливают до рабочих кондиций и перекачивают в емкость 8 для кислоты для повторного многократного использования по указанной выше схеме.

Нерастворимое соединение железа с комплексоном в контактном аппарате 14 обрабатывают раствором щелочи из емкости 17 при рН раствора 7-8. В результате соединение железа с комплексоном разрушается с образованием нерастворимого осадка гидроокислов железа и Na₉L₂. Гидроокислы железа освобождают от раствора с помощью вакум-фильтра 15 и после промывки и сушки при температуре 60-70^оС подают в печь 18 для прокаливания при температуре 400^оС. После прокаливания образуется высокочистый концентрат железа с содержанием железа общего более 69,5% и примесей не более 0,1%. Раствор комплексона после фильтрации через вакуум-фильтр 15 попадает в узел 16 регенерации, где восстанавливается до рабочего состояния и направляется в емкость 13 для повторного многоразового использования по описанной выше схеме.

Заявляемый способ, таким образом, позволяет повысить до максимума качество концентрата и его чистоту и довести коэффициент извлечения железа практически до 1,0. Кроме того, заявляемый способ и устройство для его осуществления позволяют получить экологически чистую технологию при полной утилизации горной массы на стадии обогащения.

Формула изобретения

1. Способ химического обогащения железных руд, включающий измельчение руды, обработку измельченного продукта раствором химического реагента, отделение рудных компонентов от нерудных, регенерацию химических растворов для повторного использования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и чистоты полученного концентрата при увеличении степени извлечения железа из бедных руд, измельченную руду обрабатывают кислотой, полученный раствор очищают от твердых частиц, обрабатывают органическим комплексоном с переводом железа в осадок, который отделяют от раствора кислоты, обрабатывают его раствором щелочи и направляют на прокаливание, а комплексонсодержащий раствор - на регенерацию и повторное использование в технологическом процессе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию органического комплексона проводят раствором щелочи при рН 7 - 8 по схеме Fe₃L₂ + 9NaOH = 3Fe(OH)₃ + Na₂L₂, где Fe₃L₂ - соединение железа с комплексоном, устойчивое в кислой среде при рН 2 - 4; NaOH - гидроксид натрия; Fe(OH)₃ - нерастворимый осадок гидроксида железа;
Na₉L₂ - раствор комплексона в щелочной среде.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения экологической чистоты, полученные при обогащении железных руд отходы утилизируют переработкой их в стекловолокно.

4. Технологическая линия для химического обогащения железных руд, содержащая загрузочный бункер, мельницу, дозаторы, емкость для раствора щелочи, реактор, контактные аппараты, вакуум-фильтры, узлы промывки продуктов обогащения и регенерации химических растворов, отличающаяся тем, что она снабжена емкостью для кислоты, емкостью для комплексона, вакуум-фильтром очистки раствора железа от механических примесей, контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, узлом регенерации кислоты, узлом регенерации комплексона, причем емкость для кислоты последовательно соединена с реактором, вакуум-фильтром очистки раствора железа от механических примесей, контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединений железа с комплексоном, узлом регенерации кислоты с образованием замкнутого контура, а емкость для комплексона последовательно соединена с контактным аппаратом для обработки раствора, содержащего железо, комплексоном, вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединения железа с комплексоном, контактным аппаратом для обработки нерастворимого соединения железа с комплексоном раствором щелочи, вакуум-фильтром для выделения гидроксидов железа и узлом регенерации комплексона, причем емкость для щелочи соединена с контактным аппаратом для обработки нерастворимого соединения железа с комплексоном раствором щелочи, установленным за вакуум-фильтром для отделения твердого осадка соединений железа с комплексоном.

5. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена электропечью для прокаливания продуктов обогащения железа и установкой для производства стекловаты, причем электропечь размещена после вакуум-фильтра для выделения гидроксида железа, а установка для производства стекловаты размещена после узла промывки продуктов обогащения.

РИСУНКИ

Рисунок 1