Лекція 19

Збагачення з використанням вибіркових специфічно-структурних змін компонентів корисної копалини

До цієї групи процесів збагачення можна віднести методи, які передбачають зміну структури мінеральної сировини на:

• мікрорівні (наприклад, молекули);

• макрорівні (наприклад, флокул);

• поверхневі структурні зміни компонент, що розділяються.

19.1. Зміна структури матеріалу на мікрорівні.
Випалювально-магнітне збагачення залізних руд

Суть методу полягає у хімічному перетворенні вихідної корисної копалини з одного мінерального виду в інший з метою надання їй властивостей, найбільш вигідних для процесу вилучення з сирої руди.

Прикладом є процес випалювально-магнітного збагачення залізних руд. Випалювання (випалення) – процес термічної переробки матеріалів, здійснюваний для направленої зміни їх фізичних властивостей і хімічного складу.

При випалюванні парамагнітні оксиди заліза і його карбонати – гематит, гідрооксиди, сидерит – перетворюються у феромагнітні оксиди – магнетит, маггеміт, ін. та у феромагнітні металізовані продукти – залізну губку та крицю. Зокрема гематит відновлюється до магнетиту:

3Fe₂O₃+B= 2Fe₃O₄+BO

або

Fe₂O₃+B= 2FeO+BO

2Fe₂O₃+2FeO=2Fe₃O₄

Тут В – відновлювач, в якості якого можуть бути застосовані Н₂, С, СО, СН₄ та ін.

Парамагнітний закис заліза FeO переходить у феромагнітне залізо:

FeO+B=Fe+BO.

В Україні процес випалювально-магнітного збагачення залізних руд був ґрунтовно опрацьований В.І.Кармазіним, Г.В.Губіним та ін.

Для магнетизуючого випалення залізних руд використовують:

трубчасті печі (найбільш освоєні);

шахтні печі;

багатоподові скребкові печі;

конвеєрні печі;

печі киплячого шару;

вихрові камери;

установки суміщеного процесу "помел-випалення".

Інтенсивний процес відновлення парамагнітних сполук заліза у феромагнітні протікає за таких умов:

швидкість газу понад 1 м/с;

крупність матеріалу менше 5 мм;

раціональному температурному режимі і концентрації відновника, величини яких залежать від виду застосовуваного відновника: для водню ця температура - в межах 500-800 ^оС; оксиду вуглецю 700-800 ^оС; для метану – дещо нижче 900 ^оС.

Інколи у природній залізній руді є домішки органічних речовин в кількості 0,1-0,3 мас.% в перерахунку на вуглець. Цього повністю достатньо, щоб перевести більшу частину гематиту в магнетит шляхом випалення без добавки спеціального відновлювача. В цьому випадку випалення гематиту та сидериту здійснюють при температурі 600-700 ^оС. Раціональна крупність оброблюваного матеріалу – 0-3 мм.

Після випалювального відновлення рудний матеріал збагачують відомими магнітними методами.

Випалювально-магнітне збагачення залізних руд практикувалося в Україні на Центральному гірничозбагачувальному комбінаті, де побудована фабрика випалювально-магнітного збагачення окиснених залізних руд продуктивністю по вихідній руді 9 млн т на рік. Для випалення використовувалися трубчасті печі. Проектна продуктивність печі – 42 т/год. Вихідну руду крупністю 0-25 мм живильником подають у піч. В результаті обертання печі вона переміщується по її довжині. Тривалість перебування в печі – 1,5-2,5 год. При спалюванні природного газу відбувається нагрівання руди до 700-800 ^оС і при контакті з речовиною-відновлювачем відновлення її до магнетиту. Випалену руду подають в охолоджувальний барабан, заповнений водою. Після охолодження і зневоднення руду подрібнюють в стержневому млині і направляють на магнітну сепарацію.

Процес випалювально-магнітного збагачення залізних руд апробувано. Він дістав практичне застосування в багатьох країнах світу – Угорщині, Чехії, Болгарії, Китаї, Італії, США і Канаді.

Зміна структури матеріалу на макрорівні.
Флокуляційна концентрація

Флокуляційна концентрація – процес збагачення корисних копалин шляхом багаторазового руйнування флокул і нового циклу флокуляції їх з інших фрагментів. Супроводжується видаленням з флокул хвостів і накопиченням у них корисного компонента в кожному циклі "перефлокуляції".

Приклад процесу – збагачення шлаків сталеплавильного виробництва, реалізоване СП "Орбіта" (Кривий Ріг). Технологія розроблена в Україні і передана у 2000 р. інститутам "Механобрчормет", НДГРІ, "Кривбаспроект" та Криворізькому технічному університету для використання.

Поверхневі структурні зміни компонент, що розділяються

Інститутом фізико-органічної хімії і вуглехімії (м. Донецьк) запропоновано і запатентовано спосіб збагачення вугільних шламів, принцип якого оснований на направленій зміні структури поверхні породної і вугільної компонент.

За цим способом вугілля подрібнюють до флотаційної крупності, пульпують і потім кондиціонують вугілля культуральною рідиною (КР) мікроміцетів, яку одержують при культивуванні мікроскопічних грибів. За даними автора патенту (В.Шевкопляс), екзобілки мікроміцетів активно взаємодіють з гідрофільними породними зернами, структурні зміни поверхні породних зерен спричиняють утворення породних пластівців, які видаляють з водною фазою. Вугільну (природно гідрофобну) речовину флотують.

При зольності вихідної гірничої маси 47% вихід концентрату складає 56%, його зольність 25,0%, зольність відходів – 75%. Вилучення горючої маси в концентрат – близько 80%.

вгору