МАГНИТНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ ЖЕЛЕЗИСТЫХ ПЕСКОВ – ОТХОДОВ ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА

В настоящее время АО «Алюминий Казахстана» при производстве глинозема использует в качестве сырья высокожелезистые бокситы Краснооктябрьского месторождения Казахстана. Для снижения ввода в технологический цикл глиноземного производства примесных соединений Краснооктябрьского месторождения, такие как: сульфаты, карбонаты и железистые соединения, внедрена схема обогащения бокситов – вывод железистых песков на стадии размола боксита, которые являются отходами производства и, утилизируются в заводские шламовые накопители. За многие годы работы предприятия увеличились и объемы производимых отходов в процессе обогащения глинозема. На ряду с этим возникает вопрос об их безопасной утилизации и переработки.

При современном уровне производства на АО «Алюминий Казахстана» (около 1,6 млн т глинозема в год) с железистыми песками теряется до 220 тыс. т Fe₂O₃ поступающего с бокситом и до 75 тыс. т Al₂O₃.

Для повышения конкурентоспособности производства необходимо добиваться снижения потерь полезных компонентов с отвальными продуктами и их комплексным использованием для получения продуктов с высокой добавочной себестоимостью.

Исходя из вышеизложенного, железистые пески возможно рассматривать как альтернативный источник сырья для электросталеплавильного производства.

Технологическая ценность схемы заключается в том, что балластная фракция, содержащая огромную долю бокситовых примесей, сбрасывается в отвал раньше, чем они успеют прореагировать в щелочном растворе с образованием вредных для технологии продуктов [1, с. 49].

Технология вывода железистых песков предусматривает следующие операции, реализуемые на стадии мокрого размола боксита (рис. 1.):

- загрубление помола;

- классификация полученной пульпы на гидроциклонах;

- последующий домол песковой фракции;

- выщелачивание песковой фракции в оборотном растворе.

Рисунок 1. Схема вывода железистых песков

Качество железной руды в первую очередь характеризуется, содержанием в ней железа. По этому свойству выделяют очень богатые (железа больше 65 %), богатые (60–65 %), средние (45–60 %), и бедные (менее 45 %).

Использование руд с содержанием железа менее 65 % приводит к увеличению кокса, что в свою очередь влечет высокую стоимость и неконкурентность такого производства.

Пустая порода также влияет на ценность руды, так при перевешивании кислых оксидов в отношении основных приводит к увеличению расхода флюса, а также выхода шлака.

Вредные примеси и глинозем так же ухудшают качество железной руды. Все это необходимо учитывать при выборе метода обогащения и окускования имеющихся пород. Существуют и полезные примеси, которые наоборот улучшают качество железной руды, это никель, ванадий и марганец [2, c. 105].

Однако на данный момент содержание Fe₂O₃ в железистых песках недостаточны для непосредственного его использования в производстве окатышей. К тому же железистые пески имеют высокое содержание некоторых вредных примесей, которые в свою очередь могут плохо отразиться на качестве выпускаемой продукции и производства в целом. В связи с этим имеется необходимость предварительного обогащения железистых песков до железных концентратов.

Основным методом обогащения железистых песков является электромагнитное обогащение. Этот метод основан на различии магнитных свойств разделяемых веществ. Во время движения руды через рабочую зону сепаратора, под действием магнитной силы Fмаг магнитные минералы притягиваются и изменяют траекторию, что позволяет отделить их в отдельный магнитный продукт [3, c. 206].

Были проведены исследования по магнитной сепарации железистых песков с целью выделения концентрата.

На 1 стадии производилась предварительная подготовка материала для проведения последующей сухой магнитной сепарации. Производилось разделение материала по ситовому составу на крупные пески: фракция +0,25 мм и мелкие пески: фракция -0,25 мм. Далее крупные пески измельчались в металлической ступке и просеивались без остатка на сите 0,25 мм и смешивались с мелкой частью. Цель этой операции заключалась в том, что мелкие пески не переизмельчались, а магнитные зерна в крупных песках при измельчении вскрывались. Стадии выделения магнитного продукта из железистых песков приведены в таблице 1[4, с. 48].

Таблица 1.

Стадии выделения магнитного продукта из железистых песков

В результате проведенных операций было выделено, в пересчете на 1 кг исходных железистых песков – 0,435 кг магнитного продукта менее загрязненного примесями в виде SiO₂ и SO₃. Разделение по Al₂O₃ произошло незначительно, по Fe₂O₃ увеличилось содержание в магнитном продукте на 10 %.

Проводились исследования по магнитной сепарации не измельченных железистых песков. Был произведен ситовой отбор части железистых песков наиболее обогащенных по содержанию Fe₂O₃ – фракции менее 1 мм материал не измельчался, и на этой части песков была произведена магнитная сепарация. Крупная часть железистых песков – фракция более 1 мм, обогащенная по Al₂O₃ для опытов не использовалась.

Результаты исследований приведены в таблице 2, из которых следует, что крупную часть железистых песков перед магнитной сепарацией необходимо подвергать измельчению для вскрытия магнитного зерна. Магнитная часть железистых песков, в этом случае обогащается по Fe₂O₃ и освобождается от вредных примесей (SiO₂ и SO₃).

Таблица 2.

Стадии магнитной сепарации не измельченных железистых песков ВА (1+2)

Для сравнения, как разделяются железистые пески из ВА 3, в таблице 3 приведены данные по магнитной сепарации этого материала.

Таблица 3.

Магнитная сепарация не измельченных железистых песков ВА 3

На основании выше изложенного материала следует, что для магнитного обогащения железистых песков вертикальных аппаратов ГМЦ 1 может быть выбран следующий вариант:

– Разделение из железистых песков ВА (1+2) на две части: фракцию (-0,25 мм) и (+0,25 мм).

– Измельчение части железистых песков (+0,25 мм) до (–0,25 мм) – не более 10 %.

– Смешение измельченной части (+0,25 мм) и выделенной (-0,25 мм) и железистых песков всех фракций ВА 3.

– Магнитная сепарация смешанного материала.

Характеристика магнитного материала приведена в таблице 4.

Таблица 4.

Характеристика полученного магнитного продукта железистых песков

Кроме магнитной сепарации, применительно к железистым пескам были проверены такие способы обогащения, как отмучивание и флотация, результаты представлены в таблице 5 и 6.

Таблица 5.

Отмучивание железистых песков

Таблица 6.

Флотация железистых песков

Данные полного химического анализа показывают, что в случае отмучивания и флотации происходит незначительное обогащение железистых песков, также остается некоторая часть примесей. Такими способами эффективного обогащения железистой части песков не происходит. Исследования показывают что способ магнитной сепарации оказывается более эффективным по отношению содержания Fe₂O₃ в концентрате. Полученный магнитный продукт пригоден для дальнейшего его использования в производстве железных окатышей для электросталеплавильного производства.

Список литературы:

1. Ибрагимов А.Т. Развитие технологии производства глинозема из бокситов / А. Т. Ибрагимов, В. С. Будон. – изд-во «Дом печати», г.Павлодар, 2010. – 49 c.
2. Лайнер А. И. Производство глинозема / А. И. Лайнер. – М.: Металлургия, 1978. – 104 с.
3. Беляев И. И. Контроль и автоматизация производства глинозема и алюминия / И. И. Беляев. – М.: Металлургия, 1967. – 206 с.
4. Отчет о НИР. Интенсификация усовершенствования технологии производства глинозема на ПАЗе. Лабораторные исследования по изучению технологии переработки Краснооктябрьских бокситов.- Алма-Ата,1984. – 48с.