Гематит – один из важнейших железорудных минералов. Он является основным сырьём для производства стали во всём мире. Но гематит непросто перерабатывать. В отличие от магнетита, гематит слабомагнитный. Это означает, что вы не можете просто использовать простой магнитный сепаратор для получения высококачественного концентрата. Вам необходимо выбрать правильное оборудование в зависимости от характеристик вашей руды. В этой статье объясняется, как выбрать лучшее оборудование для переработки гематитовой железной руды для вашего проекта.
Характеристики гематитовой руды, влияющие на выбор оборудования
Прежде чем выбирать какое-либо оборудование, необходимо понять свойства вашей руды. Гематит имеет несколько ключевых свойств, влияющих на переработку.
Твёрдость. Гематит имеет твёрдость по Моосу около 6. Он достаточно твёрд, чтобы требовать надёжного дробильного оборудования.
Слабый магнетизм. Гематит слабомагнитный. Обычные магнитные сепараторы не могут эффективно его улавливать. Вам нужны высокоинтенсивные магнитные сепараторы или комбинация методов.
Мелкий размер раскрытия. Гематит часто требует очень тонкого измельчения для высвобождения частиц железа из пустых пород, таких как кварц.
Разнообразие форм. Гематит встречается во многих формах: спекулярит, землистый, оолитовый и другие. Каждый тип ведёт себя по-разному при переработке.
Из-за этих характеристик вы всегда должны проводить лабораторные испытания перед выбором оборудования. Разные руды требуют разных технологических схем. Пропустите этот шаг — и рискуете купить неправильные машины.
Шаг 1: Дробильное и сортировочное оборудование
Первый шаг в переработке гематита – уменьшение размера руды. Гематитовая руда добывается крупными блоками. Эти блоки необходимо дробить до удобного размера перед измельчением.
Большинство установок по переработке гематита используют трёхстадийную схему дробления: крупное дробление, среднее дробление и мелкое дробление. Типовая схема дробления гематита использует щековые дробилки для крупного дробления, конусные дробилки для среднего и мелкого дробления и вибрационные грохоты для контроля крупности продукта.
Вот типовой перечень дробильного и сортировочного оборудования:
Щековая дробилка: Используется для крупного дробления. Она принимает рядовую руду из карьера и уменьшает её до размера, подходящего для вторичного дробления.
Конусная дробилка: Используется для вторичного и мелкого дробления. Даёт более мелкий и однородный продукт.
Вибрационный грохот: Устанавливается после каждой стадии дробления для разделения материала по крупности. Перекрупнённый материал возвращается в дробилку на повторный проход. Подрешётный материал поступает на следующую стадию.
Питатель (вибрационный или ленточный): Равномерно подаёт руду в дробилку, предотвращая заторы и оптимизируя работу дробилки.
Для некоторых установок распространено трёхстадийное дробление в замкнутом цикле. Первичная щековая дробилка уменьшает руду примерно до 150–200 мм. Вторичные и третичные конусные дробилки дополнительно уменьшают размер до 8–25 мм перед измельчением.
Если ваша гематитовая руда содержит много мелочи, вы можете установить колосниковый грохот или вибрационный грохот перед дробилкой. Раннее удаление мелочи защищает дробилку от ненужного износа и повышает общую эффективность.
Шаг 2: Оборудование для измельчения и классификации
После дробления руду необходимо измельчить в мелкий порошок. Этот шаг высвобождает частицы гематита из окружающих пород пустой породы.
Гематит часто требует тонкого измельчения. Некоторые руды необходимо измельчать до крупности -200 меш (74 мкм) или тоньше для достижения хорошего раскрытия. Вам необходимо подобрать оборудование для измельчения под ваш размер раскрытия.
Наиболее распространённое оборудование для измельчения гематита включает:
Шаровая мельница (с разгрузкой через решётку или сливная): Стандартный выбор для измельчения гематита. Шаровые мельницы с разгрузкой через решётку используются для крупного измельчения на первой стадии. Сливные шаровые мельницы используются для тонкого измельчения на второй стадии. Энергосберегающие шаровые мельницы используют периферийный роликовый привод для снижения энергопотребления.
Стержневая мельница: Иногда используется на первой стадии измельчения. Стержневые мельницы дают более однородный продукт с меньшим количеством мелочи.
Гидроциклон: Используется в замкнутом цикле с шаровой мельницей. Классифицирует измельчённый материал, отправляя тонкие частицы на следующую стадию и возвращая крупные частицы в мельницу на доизмельчение.
Спиральный классификатор: Альтернатива гидроциклонам. Проще, но менее эффективен для тонкой классификации.
Автогенная мельница (АГ) или полуавтогенная мельница (ПСИ): Используется на очень крупных фабриках. Эти мельницы используют саму руду в качестве мелющей среды, снижая расход стали.
Для большинства обогатительных фабрик по переработке гематита лучше всего работает двухстадийная схема измельчения. Первая стадия использует шаровую мельницу с разгрузкой через решётку в открытом цикле. Вторая стадия использует сливную шаровую мельницу в замкнутом цикле с гидроциклоном.
Шаг 3: Оборудование для сепарации
Это сердце вашей перерабатывающей фабрики. Оборудование для сепарации удаляет пустую породу и повышает содержание железа. Из-за того, что гематит слабомагнитный и часто мелкозернистый, вы редко используете один метод сепарации. Большинство фабрик используют комбинацию магнитной сепарации, гравитационной сепарации и флотации.
Оборудование для магнитной сепарации
Гематит слабомагнитный. Нельзя использовать стандартные низкоинтенсивные магнитные сепараторы (LIMS), предназначенные для магнетита. Вместо этого нужны высокоинтенсивные магнитные сепараторы.
Наиболее распространённое оборудование для магнитной сепарации гематита включает:
Мокрый высокоинтенсивный магнитный сепаратор (WHIMS): Это ключевая машина для гематита. WHIMS использует высокоградиентное магнитное поле для улавливания слабомагнитных частиц гематита. Он перерабатывает мелкие частицы до 0,1 мм и работает в водной пульпе. WHIMS широко используется при переработке гематита, лимонита и сидерита. Он может извлекать мелкий гематит, который гравитационная сепарация не может уловить.
Вертикальный кольцевой высокоградиентный магнитный сепаратор (LHGC): Тип WHIMS с вертикальной кольцевой конструкцией. Известен высокой производительностью, отсутствием забивания и хорошей работой даже со слабомагнитными материалами.
Барабанный магнитный сепаратор на постоянных магнитах (низкоинтенсивный): Используется для удаления магнетита или магнитных загрязнений перед высокоинтенсивной сепарацией.
Многие гематитовые фабрики используют процесс слабой магнитной сепарации + сильной магнитной сепарации. Слабая магнитная сепарация удаляет магнетит или магнитное железо. Затем сильная магнитная сепарация (WHIMS) улавливает гематит.
Оборудование для гравитационной сепарации
Гравитационная сепарация использует разницу в удельном весе между гематитом (плотность около 5,3) и пустыми породами (плотность около 2,6–2,8). Гематит намного тяжелее, поэтому он быстрее оседает в воде.
Гравитационная сепарация лучше всего работает для крупных частиц гематита. Для мелких частиц эффективность гравитации падает.
Обычное оборудование для гравитационной сепарации гематита включает:
Отсадочная машина (jig): Используется для крупного гематита с размером частиц от 30 мм до 0,5 мм. Отсадочные машины просты в эксплуатации и имеют высокую производительность. Часто используются на стадии черновой сепарации.
Спиральный желоб: Используется для средне- и мелкозернистого гематита (3 мм – 0,074 мм). Спиральные желоба недороги и не требуют электроэнергии. Широко используются в гравитационных схемах обогащения гематита.
Концентрационный стол: Используется для мелкого гематита (2 мм – 0,037 мм). Концентрационные столы дают очень чистую сепарацию, но имеют меньшую производительность. Часто используются для чистки концентратов.
Центробежный концентратор: Используется для очень мелкого гематита (ниже 0,1 мм). Использует центробежную силу для усиления гравитационной сепарации.
Типовая схема гравитационной сепарации гематита использует спирали для черновой и чистовой сепарации, с отсадочными машинами для крупных частиц и концентрационными столами для окончательной чистки.
Оборудование для флотации
Флотация – наиболее эффективный метод для мелкозернистого гематита. Она может давать высококачественные концентраты даже из низкосортных руд. Флотация гематита работает за счёт добавления реагентов, которые делают частицы гематита гидрофобными (водоотталкивающими) или делают частицы пустой породы гидрофобными, в зависимости от процесса.
Существует два типа флотации гематита:
Прямая флотация: Флотирует гематит, оставляя пустую породу в хвостах. Использует анионные собиратели.
Обратная флотация: Флотирует пустую породу (обычно кварц), оставляя гематит в камерном продукте. Это более распространено, так как даёт более высококачественные концентраты.
Обычное оборудование для флотации гематита включает:
Флотационные машины с механической агитацией: Флотационные машины SF, JJF и BF. Самовсасывающие, подходят для небольших и средних фабрик.
Флотационные машины с механической агитацией и подачей воздуха: Флотационные машины KYF и XCF. Используют внешнюю подачу воздуха и лучше подходят для крупных фабрик. Часто используются на стадиях основной и контрольной флотации.
Флотацию часто комбинируют с магнитной сепарацией. Распространённая схема – сильная магнитная сепарация с последующей обратной флотацией. Магнитный сепаратор удаляет крупный гематит, а флотация очищает мелкий материал.
Шаг 4: Оборудование для обезвоживания
После сепарации у вас есть влажный концентрат (пульпа) и влажные хвосты. Вам необходимо удалить воду из обоих.
Обычное оборудование для обезвоживания гематита включает:
Сгуститель: Используется для осаждения твёрдых частиц и получения сгущённой пульпы. Используются как сгустители с периферийным, так и с центральным приводом.
Фильтр: Используется для удаления остаточной воды и получения сухого кека. Распространённые фильтры – керамические и дисковые вакуум-фильтры. Керамические фильтры более эффективны, но имеют более высокую начальную стоимость.
Обезвоживающий грохот: Используется для более крупных концентратов. Использует вибрацию для удаления воды из твёрдых частиц.
Сливная вода сгустителя обычно рециркулируется обратно на фабрику для снижения потребления свежей воды.
Как выбрать между разными методами переработки
Существует три основных метода сепарации гематита: магнитная сепарация, гравитационная сепарация и флотация. Каждый имеет преимущества и недостатки.
| Метод | Лучше всего для | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Гравитационная сепарация (отсадка, спирали, столы) | Крупный гематит (выше 0,5 мм) | Низкая стоимость, без реагентов, простое управление | Низкая эффективность на тонких частицах |
| Высокоинтенсивная магнитная сепарация (WHIMS) | Мелкий гематит (0,1–1 мм) | Хорошее извлечение, без реагентов, экологично | Средняя стоимость, требует воды |
| Флотация | Мелкий и ультрамелкий гематит (ниже 0,1 мм) | Высококачественный концентрат, хорошее извлечение тонких частиц | Более высокая стоимость, требует реагентов |
Большинство гематитовых фабрик используют комбинацию методов. Наиболее распространённые комбинированные схемы:
Слабая магнитная сепарация + сильная магнитная сепарация: Сначала удаляет магнетит, затем улавливает гематит с помощью WHIMS.
Гравитационная сепарация + магнитная сепарация + флотация: Использует гравитацию для крупных частиц, магнитную для средних и флотацию для мелких.
Магнитная сепарация + флотация: Магнитная сепарация удаляет крупный и средний гематит; флотация очищает мелкие фракции.
Гравитационная сепарация + флотация: Использует гравитацию для удаления крупной пустой породы и флотацию для доводки мелких фракций.
Перед выбором оборудования вы должны испытать вашу руду разными методами. Лабораторные испытания покажут наилучшую комбинацию процессов и требуемую крупность измельчения.
Контрольный список для выбора оборудования
Используйте этот контрольный список при выборе оборудования для переработки гематита.
Изучите вашу руду. Проведите минералогическое исследование. Определите размер раскрытия, форму гематита и минералы пустой породы.
Проведите лабораторные испытания. Испытайте гравитационные, магнитные и флотационные методы на вашей руде. Найдите лучшее извлечение и содержание железа.
Рассчитайте производительность оборудования. Рассчитайте необходимую производительность в тоннах в час (т/ч). Добавьте запас 20–30% для пиковых нагрузок.
Соотнесите оборудование с размером частиц. Используйте отсадочные машины для крупных (30–0,5 мм), спирали для средних (3–0,074 мм), WHIMS для мелких (0,1–1 мм) и флотацию для ультрамелких (ниже 0,1 мм).
Спланируйте комбинированную схему. Одиночные методы редко работают для гематита. Разработайте схему, использующую два или три метода последовательно.
Выбирайте качественные бренды. Ищите производителей с подтверждённым опытом в переработке гематита.
Учитывайте износ и обслуживание. Гематит абразивный. Выбирайте дробилки и мельницы с износостойкими футеровками. Держите запасные части на складе.
Заключение
Выбор лучшего оборудования для переработки гематитовой железной руды требует глубокого понимания вашей руды. Вам необходимо проверить размер раскрытия, провести лабораторные испытания сепарации и разработать комбинированную схему, использующую гравитационные, магнитные и флотационные методы соответствующим образом. Дробильное и мельничное оборудование подготавливает руду к сепарации. Оборудование для сепарации (отсадочные машины, спирали, WHIMS и флотационные машины) повышает содержание железа. Оборудование для обезвоживания даёт сухой концентрат, готовый к отправке. Работайте с опытным поставщиком оборудования, который поможет вам разработать правильную технологическую схему для вашей руды.