6.4.1 Омываемость гематита
Методы разделения гематита включают магнитную сепарацию, флотацию, гравитационную сепарацию и т.д. Эти методы могут быть объединены в различные процессы разделения.
(1) Возможность гравитационной стирки. Плотность гематита обычно превышает 5,0 г/см³. Когда плотность обычных минералов гангеса составляет 3-3,2 г/см³, критерий гравитационной концентрации составляет 1,82-2, и гравитационная концентрация относительно проста. Но в случае других минералов железа с плотностью 4 г/см³, по отношению к тем же минералам гангесов, критерий гравитационной концентрации составляет 1,36-1,6, что означает, что гравитационная концентрация является относительно трудной. Гравитационное обогащение легко для крупнозернистой руды с размером свободных частиц более 0,5 мм, но производительность и эффективность разделения могут быть значительно снижены для средне- и мелкозернистой руды с размером свободных частиц от 0,15 мм до 0,04 мм. Гравитационное обогащение слишком сложно использовать для обработки мелкодисперсной железной руды со свободным размером частиц менее 0,03 мм.
(2) Магнитная стирка. Гематит обладает слабым магнитом, а псевдогематит - сильным. Псевдогематит можно извлечь в среднемагнитном сепараторе с магнитной силой около 6000-80000е. Гематит необходимо извлекать в высокомагнитном сепараторе 120000e. Спекулярит находится между ними и нуждается в поле напряженностью 8000-100000e. Лимонит и сидерит нуждаются в высокой напряженности более 150000е. Если в составе гангсовых минералов присутствуют слабомагнитные силикатные минералы, такие как гранат и биотит, их трудно отделить от минералов железа в магнитном поле высокой напряженности выше 120000e.
(3) Плавучесть. Флотируемость снижается по мере увеличения последовательности гематита, спекулярита, сидерита и лимонита. Если руда содержит цветные сульфидные руды, флотация обычно используется для отделения сульфидной руды от железной. Если руда содержит кальцит, доломит, магнезит, флюорит, апатит и другие легко плавающие минералы кальция и магния, для их отделения от железных минералов часто используется метод флотации, но он сложнее первого, так как жирнокислотный коллектор обладает плохой селективностью и может также собирать железные минералы. Кроме того, активация минералов железа большим количеством ионов металлов в пульпе и наличие шлама еще больше ухудшают селективность.
6.4.2 Процесс обогащения гематита
6.4.2.1 Процесс обжига и магнитной сепарации
Обжиг и магнитная сепарация раньше были одним из эффективных методов обогащения гематита, но вызывали экологические проблемы. Редукционный обжиг в шахтной печи является зрелой технологией и имеет многолетнюю производственную практику. Он использовался для обработки кусковой руды размером 20-75 мм. Вращающаяся печь использовалась для магнетизирующего обжига 0-20 мм, но имеет меньшую производственную практику. Порошкообразная руда обычно обогащается комбинацией высокоинтенсивной сепарации, гравитационного обогащения, флотации и других методов.
В процессе обжига руда, добытая в руднике, измельчается и обжигается, а магнитный шкив замыкает контур обжига. Основными недостатками процесса обжига и магнитной сепарации являются высокое энергопотребление, высокая себестоимость и высокая принудительная сила после обжига, которая может вызвать унос и снизить индекс концентрации. Поэтому данный вид процесса заменяется другими комбинированными процессами, такими как высокоинтенсивная магнитная сепарация и обратная флотация.
6.4.2.2 Процессы флотации
Флотации уделяется все больше внимания благодаря таким ее преимуществам, как низкий предел крупности, высокая скорость разделения и простота управления. Она используется для обогащения магнетитового кварцита, гематитового кварцита и таконита. Существует четыре вида флотационных процессов для железной руды: анионная положительная флотация, катионная обратная флотация, анионная обратная флотация и селективная флокуляционная флотация, в которой положительная флотация в основном используется при флотации гематита.
На сайте анионная положительная флотация, В качестве собирателей можно использовать жирные кислоты соевого масла или его сульфатное мыло, окисленное парафиновое мыло и сырую дегтярную нефть при слабощелочной (pH 9-9,5) пульпе, регулируемой Na₂CO₃, или нефтяной сульфонат натрия при слабокислой пульпе (pH 6-6,5), регулируемой серной кислотой. К недостаткам анионной положительной флотации относятся: частые изменения технического показателя из-за плохой приспособляемости к изменениям типа руды и минерального состава, ухудшение условий флотации из-за увеличения содержания мелких частиц -10 мкм, вызванного непрерывным измельчением, плохое извлечение крупнозернистых свободных частиц железной руды и богатых запертых частиц.
На сайте анионная обратная флотация, Кварц легко активируется ионами Ca²⁺, Mg²⁺ и железа, а минералы железа могут быть эффективно подавлены крахмалом, сульфонированным лигнином и декстрином, если pH больше 10. В качестве регулятора среды можно использовать гидроксид натрия или его смесь с карбонатом натрия. К недостаткам анионной обратной флотации относятся высокая температура и затрудненная фильтрация, вызванная крахмалом.
На сайте катионная обратная флотация, Для достижения наилучшей депрессии на минералах железа обычно требуется щелочная пульпа. В то же время поверхность силикатных минералов заряжена отрицательно и легко взаимодействует с аминными собирателями. К недостаткам катионной обратной флотации относятся большая вязкость и сложность обработки пены, а также ее чувствительность к слизи.
Процесс селективной флокуляции (рис. 6.4) в качестве флокулянтов используются крахмал маниоки, кукурузный крахмал, гумат натрия и гидролизованный полиакриламид, которые заставляют минералы железа флокулировать, а затем проводится обратная флотация после удаления диспергированного и взвешенного гангстерного шлама. Диспергатором может быть гидроксид натрия, водное стекло, гексаметафосфат натрия и т.д. Коллекторы могут быть анионными или катионными.
6.4.2.3 Комбинированный процесс высоко- и низкоинтенсивной магнитной сепарации
Комбинированный процесс магнитной сепарации высокой и низкой интенсивности, как показано на рис. 6.5, традиционно используется для смешанной руды, состоящей из магнетита и гематита. Но в случае руд, загрязненных чрезвычайно тонко вкрапленным магнетитом, магнитная разница между гематитом и силикатной массой настолько мала, что они могут смешиваться друг с другом при определенной напряженности поля, что приводит к неправильному перемещению железосодержащего силиката в железный концентрат. Для дальнейшего повышения содержания концентрат высокоинтенсивной магнитной сепарации должен быть обработан другими методами. Кроме того, потери мелкозернистых минералов железа (менее 0,03 мм) в хвостах сильной магнитной сепарации также велики, поэтому извлечение низкое.
6.4.2.4 Сочетание высокоинтенсивной магнитной сепарации и флотации
Комбинация высокоинтенсивной магнитной сепарации и флотации широко используется для замены процесса высокоинтенсивной магнитной сепарации с целью повышения содержания гематита в концентрате. В этом процессе гангренозные минералы, такие как кварц и легкоплавкий хлорит, содержащиеся в руде, выгружаются при условии грубого измельчения высокоинтенсивной магнитной сепарацией. После грубого измельчения концентрата, полученного в результате магнитной сепарации, используется флотация для получения квалифицированного концентрата.
6.4.2.5 Комбинация гравитационного обогащения, магнитной сепарации и флотации
Комбинированный процесс гравитационного обогащения, магнитной сепарации и флотации используется для сопутствующих руд магнетита и гематита, где гравитационное обогащение и магнитная сепарация используются для извлечения магнетита, а флотация - для извлечения гематита. В этом процессе используется ступенчатое измельчение, а грубые и тонкие материалы обогащаются по отдельности. Процесс может осуществляться в последовательности гравитационного обогащения, магнитной сепарации и анионной обратной флотации или в последовательности магнитной сепарации, гравитационного обогащения и анионной обратной флотации. Гравитационная сепарация в основном используется для разделения крупнозернистого (2-20 мм) и среднезернистого гематита. Массивные (>20 мм) и крупнозернистые руды обычно перерабатываются на тяжелых средних или отсадочных машинах. Средне- и мелкозернистые руды перерабатываются методами пленочной концентрации, такими как спиральный концентратор, встряхивающий стол или центробежный концентратор.
6.4.2.6 Предварительная концентрация гематитовой руды
Иногда гематит предварительно концентрируется отсадочной машиной, виброжелобом для тяжелых сред или электромагнитным валом. Размер частиц составляет 10-75 мм при сепарации в тяжелой среде с плотностью резки 2,7-3 г/см³ и -12 мм при высокоинтенсивной магнитной сепарации с напряженностью поля более 1,5-1,7 Т.
