Железорудная отрасль
-
На сегодняшний день, потребление металла в мире стремительно растет, в связи с чем повышаются добыча железорудного сырья, растут объемы производства. Металлургическое производство является одной из главных отраслей, которая нуждается в железорудном сырье. Для применения современных металлургических процессов необходимо на обогатительных фабриках получать высококачественные концентраты с применением современного высокотехнологичного оборудования, что требует постоянного совершенствования технологии обогащения руды для полного извлечения полезного компонента и минимизации его потерь с хвостами.
-
В мире обнаружены месторождения железорудного сырья в 98 странах, что составляет порядка 160 млрд тонн разведанных запасов железных руд. Второе место по запасам железной руды занимает Россия. В основном запасы железорудного сырья в России составляют железистые кварциты (категорий А + В + С1) с содержанием железа общего 34%, которые требуют обогащения. Лишь 12% добываемых в России железистых соединений содержат более 60 % железа, которые не требуют предварительного обогащения.
-
Российская Федерация обладает богатыми запасами железных руд, которые сосредоточены в центральной части (Курская магнитная аномалия), на Урале (Гусевогорское месторождение), Кольском рудном районе (Ковдорское месторождение), Карелии (Костомушкское месторождение) и Западной Сибири (Рудногорское месторождение). По состоянию на 01.01.2023 балансовые запасы железных руд, заключенные в 207 месторождениях, составили 118,4 млрд т. Еще 23 месторождения содержат только забалансовые запасы. Забалансовые запасы в целом по стране составили 15 млрд тонн.
-
Основная часть балансовых запасов связана с железистыми кварцитами. Крупные запасы также заключены в титаномагнетитовых и скарновомагнетитовых месторождениях. Качество руд среднее: содержание Feобщ. в российских рудах варьирует от 16 до 40%, что значительно ниже, чем в рудах разрабатываемых месторождений Австралии, Бразилии, Индии (45–60%). При этом большая их часть легкообогатима посредством существующих магнитных технологий, что позволяет получать концентраты с содержанием Feобщ. 62–67%. В ряде случаев используют комбинированные магнитно-гравитационные, магнитно-флотационно-гравитационные и магнитно-флотационные схемы.
Согласно ГОСТ 25473-82 «Руды железные и концентраты. Метод определения минералогического типа (с Изменением N 1)», железные руды классифицируются на: магнетитовые, гематитовые, гетит-гематитовые, бурожелезняковые, сидеритовые. Выбор схемы обогащения железных руд с применением тех или иных обогатительных процессов зависит от многих факторов. Сравнение основных методов обогащения применяемых при переработке железных руд представлено в таблице.
Метод обогащения Признак сравнения | Гравитационный метод обогащения | Магнитный метод обогащения | Флотационный метод обогащения | ||
Спиральный сепаратор | Отсадочная машина | Гидроциклон | Магнитный сепаратор | Флотационная машина | |
Эффективность | средняя | средняя | низкая | высокая | очень высокая |
Капитальные затраты | средняя | средняя | низкая | высокая | средняя |
Расходные материалы | средняя | средняя | очень высокая | средняя | средняя |
Обслуживание | высокая | средняя | высокая | низкая | высокая |
Потребляемая мощность | низкая | средняя | высокая | средняя | высокая |
Потребность в воде | средняя | высокая | высокая | средняя | высокая |
Эксплуатационные затраты | средняя | средняя | высокая | низкая | высокая |
-
Основным процессом обогащения железных руд является магнитная сепарация с использованием барабанных сепараторов со слабым магнитным полем. Магнитная сепарация основана на различиях в магнитных свойствах разделяемых минералов и различном поведении материалов в зоне действия магнитного поля. Данный вид обогащения проводится в сухой и мокрой средах.
-
Преимущества данного процесса заключаются в высокой селективности и эффективности обогащения, экологической безопасности и низких эксплуатационных затратах.
При обогащении железных руд в зависимости от их состава и выбранной технологии переработки могут применяться магнитные сепараторы различных конструкций:
Сухая магнитная сепарация:
Мокрая магнитная сепарация:
Дополнительно возможно применять методы магнитного обогащения в следующих процессах:
Гравитационный метод обогащения реализуется в основном с помощью винтовых сепараторов и отсадочных машин
-
Гравитационный метод, основанный на разнице в плотности, размере и форме разделяемых минералов под действием силы тяжести в водной или воздушной среде. Гравитационный метод отличается от магнитного низкими капитальными затратами, высокими затратами на эксплуатацию, потребляемую воду и облуживание. Данный способ редко используется как самостоятельный метод обогащения. Чаще всего гравитационный метод используется в сочетании с магнитным.
Гравитационные схемы обогащения применяются на обогатительных фабриках, эксплуатирующих месторождения с рудами имеющими крупную вкрапленность полезного ископаемого.
За рубежом на фабрике Маунт-Ньюмен (Австралия) обогащение гематитовой руды происходит по гравитационной схеме.
-
В России и странах СНГ при обогащении железных руд необходимо отметить применение винтовых сепараторов на Оленегорском ГОКе (Россия) и воздушно-пульсационных отсадочных машин на Лисаковском ГОКе (Казахстан).
-
Флотационный метод обогащения является одним из самых распространенных способов получения кондиционных высококачественных концентратов с минимальным содержанием вредных примесей. Флотационный метод обогащения разделения минералов, основанный на их различной способности смачиваться водой и закрепляться на границе раздела фаз газ-вода. Флотационный метод отличается от магнитного низкими капитальными затратами, высокими затратами на эксплуатацию, потребляемую воду и облуживание. Флотация в основном используется после магнитного обогащения. Применяется прямая и обратная флотация.
На сегодняшний день, в промышленных условиях применяют три способа флотации железных руд: прямую анионную, обратную анионную и обратную катионную. Прямая анионная флотация используется для извлечения железа из бедных руд, а также для очистки богатых концентратов от вредных примесей (серы и фосфор). Процесс проводится в кислой среде с применением масел, мыл и алкилсульфонатов в качестве собирателей железа. Для депрессирования пустой породы используется жидкое стекло.
Обратная анионная флотация происходит под действием карбоксильных собирателей при рН = 11, который создается с помощью добавления извести. В качестве депрессора используется крахмал.
Обратная катионная флотация кварца осуществляется с помощью аминов при рН = 8 - 10, при подавлении минералов железа крахмалом. Для получения концентратов высокого качества в основном применяются сочетания магнитных и флотационных процессов путем дообогащения чернового магнетитового концентрата после стадии мокрого магнитного обогащения в пневмомеханических машинах.
