MX2014001276A - Beneficio de mineral. - Google Patents

Abstract

Se ha desarrollado un método para enriquecer el contenido de hierro de materiales minerales que portan hierro en bajo grado el cual produce un concentrado mineral alto en hierro adecuado para procesar el hierro en lingotes de hierro y acero. El proceso incluye reducir los materiales minerales que portan hierro en bajo grado a una forma particulada fina y tratar una suspensión acuosa de este material por aplicar una combinación de tratamientos ultrasónicos en una pluralidad de operaciones de separación magnéticas de alta y baja intensidad para remover materiales de interferencia y concentrar materiales que portan hierro magnéticos y paramagnéticos en una provisión mineral de alto grado.

Description

BENEFICIO DE MINERAL CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona generalmente al procesamiento de materiales minerales que portan hierro y, particularmente, a un proceso para enriquecer el contenido mineral de hierro usable de materiales de alimentación que portan hierro, de bajo grado como se encuentran en pilas de relave y los cuales hasta ahora no han sido usables comercialmente usables.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Por todo el noreste de Minnesota y otras regiones mineras de hierro del mundo, existen reservas grandes de mineral hierro de bajo grado, comercialmente usables que incluyen rocas grandes que son rechazadas como relaves durante la fase mineral de remoción mineral activa ya que carecen de cantidades suficientes de minerales clave que tienen suficiente contenido de hierro para justificar procesamiento comercial adicional. Estos volúmenes significativos de minerales de bajo grado contienen típicamente menos de 34% de hierro y pueden contener altas concentraciones de formas no usables de materiales de arcilla o que portan hierro y sílice lo cual ha llevado a estos depósitos minerales de desecho como no adecuados para procesamiento adicional en gránulos de taconita o mineral de Ref. 246531 alto grado para producir lingotes de hierro.

Específicamente, el material contenido en estos depósitos minerales no comerciales, grandes contiene varias formas minerales de mineral hierro, incluyendo magnetita (Fe30 ) , hematita (Fe203) , goethita (FeO.OH) , siderita (FeC03) y limonita (FeO . OH . nH20) . Todas estas formas pueden ser deseables como un concentrado con la excepción de limonita, el cual tiene una alta cantidad de agua unida de hidratación como un factor no deseable. También está presente una gran cantidad de material ganga la cual incluye varios depósitos y materiales de arcilla, es decir, camosita, estilpnomalaneno y caolina. Estas partículas de arcilla pequeñas, también conocidas como cienos, contienen contaminados de sílice que son difíciles de remover a partir de la mezcla debido a sus fuertes propiedades de adhesión. Las partículas de arcilla son muy pequeñas (<5 mieras) y tienen una tendencia a recubrir partículas de materiales que portan hierro haciendo a la extracción y concentración de aquellos materiales muy difícil .

Es conocido usar técnicas ultrasónicas para remover partículas de ganga a partir de minerales de hierro. Se han empleado varias técnicas y un ejemplo de esto es encontrado en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica publicación 2010/0264241 Al, la cual usa un sistema de tubería de quebrantador ultrasónico para separar ganga a partir del mineral en una suspensión transportada en agua. Los separadores magnéticos han sido también empleados para enriquecer concentraciones minerales magnéticas en un material alimenticio, como se muestra en USPN 5,868,255 para McGaa. Aunque las técnicas han sido empleadas con algún grado de éxito, ningún proceso práctico ha sido desarrollado hoy en día para enriquecer económicamente los minerales de bajo grado .

Pudiera presentar una ventaja distintiva si un proceso completo total puede ser desarrollado donde materiales que portan hierro de bajo grado no comerciales de varias composiciones, actualmente considerados material de desecho, puedan ser procesados en un concentrado que contiene un porcentaje de hierro que puede ser convertido efectivamente en costo en hierro metálico y acero.

SUMARIO DE LA INVENCION De acuerdo con la presente invención, ha sido desarrollado un método para enriquecer el contenido de hierro de materiales minerales que portan hierro de bajo grado el cual produce un concentrado mineral que tiene un contenido de hierro alto adecuado para procesar en lingotes de hierro y acero. El proceso incluye reducir los materiales minerales que portan hierro de bajo grado a una forma de particulado fino y tratar una suspensión de agua de este material particulado en un proceso adicional que emplea una combinación de tratamientos ultrasónicos y una pluralidad de operaciones de separación magnéticas de alta y baja intensidad para remover materiales de interferencia y concentrar materiales que portan hierro magnético y paramagnético en una provisión mineral de alto grado.

Como se usa en la presente, el término "paramagnético" se refiere a materiales no normalmente magnéticos por si mismos, pero los cuales pueden reaccionar y alinearse cuando se colocan en un campo magnético suficientemente fuerte. Estos incluyen materiales hematita (Fe20)3, goethita (FeO.OH) y siderita (FeC03) , los cuales pueden estar presentes en el material de alimentación.

En una modalidad preferida, el proceso incluye formar una suspensión de agua de materiales de provisión de alimentación que portan hierro de bajo grado los cuales han sido reducidos a un tamaño de partícula relativamente pequeño por someter el material que porta hierro de bajo grado a operaciones de molido de molino de bolas y quebrantado. Un tamaño de partícula preferido es por lo menos -malla 325 y preferentemente malla -400 a -500. La suspensión es sometida a una etapa de tamizado para confirmar tamaño de particulado y después de esto es sometido a un tratamiento ultrasónico que es suficiente para remover y separar ganga incluyendo arcillas y materiales de interferencia a partir de las partículas que contienen hierro. El material tratado ultrasónicamente es entonces sometido a una pluralidad de etapas de separación magnéticas de relativamente baja intensidad para concentrar la fracción mineral magnética superior (magnetita) con la suspensión que contiene los materiales de ganga separados y los materiales minerales paramagnéticos que son removidos para tratamiento adicional como una fracción de cola no magnética/paramagnética .

En una modalidad, la fracción de cola no-magnética/paramagnética es sometida a una etapa ultrasónica adicional para otra vez separar materiales de ganga de interferencia a partir de las partículas que contienen mineral . Este material es concentrado en un espesador y separado del agua de suspensión de flujo superior, los materiales que contienen el hierro más pesado permanecen en el flujo inferior o fracción inferior. El material de flujo inferior es entonces sometido a una pluralidad de etapas de separación magnética de concentración de campo relativamente alto para separar otras fracciones minerales deseables.

La primera etapa de separación magnética relativamente alta después del primer tratamiento ultrasónico y procesamiento en un espesante, tiene suficiente concentración de campo para concentrar la fracción de hematita y etapas subsiguientes para separar materiales paramagnéticos son operadas en una concentración de campo superior para separar siderita y otras fracciones minerales deseables. Las fracciones minerales concentradas son entonces sometidas a filtración de concentración adicional y etapas de secado donde las fracciones de compuesto magnético y paramagnético puedan ser combinadas y hechas disponibles para uso .

Una modalidad alternativa usa molido y tamizado de pretratamiento adicional en la formación de la suspensión inicial. Además, en procesamiento adicional la fracción de cola no magnética/paramagnética , ha sido encontrada que puede ser ventajosa para concentrar el material en un espesador y separarlo del agua de suspensión de flujo superior antes a tratamiento ultrasónico adicional. El ultrasonido es entonces usado para tratar el flujo inferior que contiene hierro más pesado o material de fracción inferior. Después del tratamiento de ultrasonido, se somete el material a una pluralidad de tratamientos de separación magnética de alto gradiente para remover los materiales paramagnéticos los cuales son combinados con los materiales magnéticos.

Una amplia variedad de composiciones de material de alimentación puede ser procesada exitosamente. El producto final está en la forma de un material procesado, suelto que tiene un contenido de humedad de 0-10% y un contenido de hierro de 40%-62% de hierro total y 7-9% de sílice. El concentrado puede ser además procesado en briquetas, gránulos o bolas, si se desea con varios aditivos usando una variedad de aglutinantes y tecnologías de aglomeración.

El agua de proceso puede ser reciclada usando separación de ciclón y etapas de clarificación para separar los relaves finales sólioas de tal forma que el proceso actualmente requiere un mínimo de agua de composición. Los relaves sólidos pueden ser almacenados separadamente.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra una modalidad del proceso de la invención; La Figura 2 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra tratamiento de relaves y recuperación de agua de proceso, y La Figura 3 es un diagrama de flujo esquemático de una modalidad alternativa del proceso de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La siguiente descripción detallada ilustra una o más modalidades específicas por las cuales puede ser practicada la invención. La descripción es propuesta para presentar el proceso por la forma de ejemplo y no se propone para limitar el alcance de los conceptos inventivos.

La presente invención es dirigida a un proceso comprensivo para enriquecer materiales minerales que portan hierro de bajo grado que han sido hasta ahora encontrados para ser no usables y han sido generalmente dispuestos de depósitos de reserva o de bajo grado, cuencas de relaves, o similares. El proceso presente hace el uso de estos materiales factible económicamente para la producción de hierro y acero. Como se indica, los materiales que portan hierro de bajo grado pueden provenir de una amplia variedad de compuestos de hierro deseables- y materiales de interferencia. El material de bajo grado puede también contener grandes cantidades de formas no deseables o no usables de hierro las cuales no son fácilmente procesadas en metal. Materiales de interferencia o ganga pueden incluir materiales que portan sílice particulados finos u otros de arcillas, los cuales tienden a adherirse firmemente a los compuestos de hierro particulados .

El proceso actual enriquece materiales que portan hierro de bajo grado por concentrar constituyentes deseables que incluyen magnetita (Fe304) , hematita (Fe203) , goethita (FeO.OH) y posiblemente siderita (FeC03) . Magnetita y hematita son los compuestos minerales de hierro deseados principales .

El material que porta hierro de bajo grado es el material de alimentación o provisión alimenticia para el proceso presente. En este aspecto, será apreciado que las cantidades relativas de los constituyentes deseables pueden variar ampliamente entre materiales de alimentación, particularmente, las cantidades relativas de hematita (Fe203) y magnetita (Fe304) pueden variar ampliamente. Un aspecto importante del presente proceso es que se adapta exitosamente a una amplia variedad de composiciones de material de alimentación .

En el proceso, los materiales que portan hierro de bajo grado son obtenidos, generalmente de depósitos de desecho, y alimentados en un molino de quebrantado mineral convencional, como se muestra en 10 en la Figura 1. Esta etapa se diseña para quebrantar el material a un tamaño de ¾ pulgadas (1.9 cm) , o menos, y preferentemente el material es reducido a un tamaño de ½ pulgadas (0.64 cm) o menos.

El material alimentado quebrantado es después alimentado en un molino de bolas comercialmente disponible en 12, junto con una cantidad de agua en 14, donde se reduce además a un tamaño de malla -300 a -500, y preferible en por lo menos malla -400. Los molinos de bola son comercialmente disponibles en varios tamaños y capacidades, y un molino es Vertimill® obtenible de Metso Corporation de Finland. Después de dejar el molino de bolas, el material puede ser mezclado con agua adicional en 16 para formar una suspensión la cual es sometida a tamizado en 18 y 20 con los particulados de tamaño superior que se reciclan al molino de bolas en 22 y 24. Los tamices de dimensionado son preferiblemente dispositivos de tamizado de vibración, los cuales son bien conocidos. Los tamices son disponibles en varias capacidades de Derrick Corporation of Búfalo, NY, por ejemplo.

El material que pasa los tamices procede en corrientes 26 y 28 para sufrir tratamiento ultrasónico en 30 como una suspensión de aproximadamente malla -400 o menos materia particulada en la cual las partículas de compuestos minerales son cubiertos con una capa de partículas de arcilla fina, o similares. Las interacciones de química superficial de las partículas crea un ambiente complejo de superficies cargadas eléctricamente que provoca que partículas finas de materiales que no portan hierro se adhieran a partículas que portan hierro en una forma que los hace difícil de separar usando técnicas de separación física convencional. Los materiales que no portan hierro finos o ganga representan una fracción significativa de los materiales minerales de bajo grado y son principalmente partículas de arcilla pequeña (cienos) que contienen contaminados de sílice. Las partículas de arcilla son por naturaleza muy pequeñas (<5 mieras) y necesitan ser separadas de los materiales que portan hierro con el fin de permitir que el material logre la concentración de hierro alta deseada. Debido a la estructura similar a placa de arcilla, las partículas de arcilla pueden formar fuerte contacto de adhesión con otras superficies planas. Esta fuerte adhesión de partículas de arcilla a superficies, como materiales minerales que portan hierro, es difícil de romper .

Se ha encontrado que la turbulencia asociada producida por la aplicación de un tratamiento ultrasónico suficientemente fuerte puede provocar que se debilite la tendencia de adherencia y permitir que los materiales se separen. El tratamiento ultrasónico en 30 provoca que la suspensión sufra la fase altamente turbulenta producida por ultrasónicos, como será explicado.

En tratamiento ultrasónico, como es bien conocido, se producen ondas ultrasónicas por aplicar un voltaje AC a un cristal como titanato de zirconato de plomo el cual sufre de cambios de forma continua enviando pulsaciones que viajan a través de la suspensión; y, si se generan con suficiente amplitud, las pulsaciones producirán burbujas que crecen a un tamaño resonante grande y colapsan de repente provocando cambios de presión locales altos y una gran turbulencia violenta en la suspensión. Este tipo de tratamiento ultrasónico ha sido encontrado para ser muy benéfico para separar materiales de sílice y arcilla a partir de compuestos que portan hierro en el material de alimentación. La intensidad de la turbulencia ultrasónica puede ser controlada como se necesita para realizar la separación deseada.

En este aspecto, se ha encontrado que el tratamiento ultrasónico para un tiempo de residencia seleccionado y usar ultrasonido que tiene una intensidad generalmente de aproximadamente 100 vatios/galón (378,54 vatios/litro) de suspensión a aproximadamente 1000 vatios/galón (3,785.41 vatios/litro) de suspensión trabaja bien para separar sílice y partículas finas de arcilla a partir de partículas que portan hierro en la suspensión. El tiempo de residencia e intensidad de ultrasonido requerido variará dependiendo de la composición de la suspensión que es procesada .

El material que sale de la etapa de tratamiento ultrasónico 30 en 32 es una mezcla de fracciones de compuesto que portan hierro y particulados separados de arcilla y material de sílice y otros materiales de relave. Este material generalmente contiene tanto fracciones minerales de hierro tanto magnético y paramagnético .

La corriente de suspensión 32 es sometida a una separación magnética húmeda de baja intensidad primera o irregular en 34 usando un separador magnético húmedo continuo convencional que produce un campo magnético de aproximadamente 700-1600 gauss (0.07 -0.16 T) . Estos dispositivos son bien conocidos y comercialmente disponibles en un intervalo de capacidades.

La separación magnética irregular además concentra la fracción magnética en la suspensión en 36 y una fracción de cola separada que contiene materiales paramagnéticos es desviada en 38. Se realiza separación magnética adicional en separadores limpiadores en 40 y 42 y agua de composición adicional puede ser agregada en 44 y 46. En cada una de las operaciones magnéticas limpiadoras, la fracción de cola o no magnética es recirculada en la línea 48 para sufrir tratamiento ultrasónico adicional y separación irregular donde los materiales paramagnéticos y de interferencia son removidos por último en 38.

Será apreciado que la secuencia de separación magnética representada por 34, 40, 42 puede ser realizada por cualquier número deseado de separadores los cuales pueden ser operados en cualquier nivel de intensidad deseado como sea necesario para producir buena separación. Esto puede depender del tamaño relativo de la fracción magnética en una provisión de alimentación particular, lo cual puede variar ampliamente. La separación generalmente implica campos magnéticos de intensidad relativamente bajos entre aproximadamente 700 gauss (0.07 T) y 3000 gauss (0.3 T) ya que la fracción magnética se separará fácilmente bajo estas condiciones.

La fracción magnética concentrada en 50 puede tener agua adicional agregada como en 52. Este material es entonces descargado a un contenedor en 54 y concentrado y espesado y se decanta agua en 56. Después de esto, es filtrado y la torta de filtración secada y almacenada en 58 para enviar separadamente o en combinación con una fracción paramagnética como se explicará. El material en 58 es un material procesado suelto que tiene un contenido de sólidos de 90-95% y puede ser formado en bolas o comprimido en gránulos o briquetas usando aglutinantes bien conocidos si es necesario.

La corriente de cola primaria 38, la cual incluye la fracción mineral de hierro paramagnético, junto con los materiales de interferencia como arcillas, sufre de tratamiento adicional en paralelo con la fracción magnética. Como se muestra en el diagrama de flujo esquemático de la Figura 1, la corriente de cola 38 es sometida a una etapa de tratamiento ultrasónico adicional en 60, similar a lo que se describe previamente, para separar otra vez la sílice y particulados finos de arcilla a partir de los materiales que portan hierro de aproximadamente malla -400. La corriente de salida 62 procede a una etapa de separación en la forma de un espesante 64 el cual es esencialmente un clarificador donde los materiales que portan hierro más pesados sedimentan. Esto permite que se remueva una porción de los materiales que no portan hierro más ligeros en la suspensión incluyendo algunos materiales que contienen sílice y arcillas en una corriente de flujo superior en 66, lo cual llega a ser parte de la fracción de relave final o total en 88.

La corriente espesada o de flujo inferior que deja el espesador 64 en 70 es sometida a una serie adicional de operaciones de separación magnéticas, como se muestra en 72 y 74 usando un separador magnético de alto gradiente como un separador magnético de alto gradiente de pulsación de anillo vertical Slon el cual utiliza la combinación de fuerza magnética, fluido de pulsación y gravedad para continuamente procesar materiales débilmente magnéticos o paramagnéticos , finos. Mientras estos separadores son generalmente clasificados como separadores magnéticos de alta intensidad, pueden ser operados sobre un intervalo de concentraciones de campo. El dispositivo de 72 es operado en una concentración de campo relativamente baja de aproximadamente 1000-3000 gauss (0.1-0.3 T) , la cual es suficiente para separar la fracción de hematita la cual es conducida en 76 a un contenedor intermedio en 78. La corriente de relave 80 es conducida al segundo separador magnético de alto gradiente 74. El separador magnético 74 es operado usando una concentración de campo relativamente alta de aproximadamente 7500-12,500 gauss (0.75 a 1.25 T) la cual es suficientemente fuerte para realizar la separación de la fracción mineral de hierro deseable restante la cual es general y principalmente siderita y goethita.

Como con la separación de los constituyentes magnéticos, las dos etapas de separadores magnéticos de alto gradiente 72 y 74 representan tantas etapas como pueda ser necesario para realizar la separación deseada. Como con la fracción magnética, los materiales paramagnéticos son después de esto concentrados y permitidos para sedimentar y se decanta la fracción líquida en 82. El concentrado es filtrado y la torta de filtración es entonces permitida para secar en 84 y está en la forma de un material suelto que tiene un contenido de sólidos de 90%-95%, el cual puede ser procesado en gránulos o briquetas y/o después de esto ser mezclado con el material magnético para procesamiento adicional en acero.

Las fracciones de relave 66 y 86 son removidas en línea 88 y 90 como relave total. La fracción de relave total es después de esto tratada para clarificar y separar el agua para reuso en el proceso.

Los aspectos de depósito de relaves y recuperación de agua del proceso se ilustran en el diagrama esquemático de la Figura 2 en el cual las operaciones de suministro y quebrantado son representadas en 100 y el circuito de molido en 102. El circuito de separación magnético de baja intensidad de magnetita, incluyendo las varias etapas, es representado por 104. La fracción de relaves a partir de la operación de separación magnética 104 es vista en 106. El circuito de operación de separación magnética de alta intensidad paramagnética es mostrada en 108. Las fracciones de concentrado magnéticas y paramagnéticas procesadas son mostradas combinadas para concentración en 110, filtrando en 112 y almacenamiento en 114. El relave/flujo superior combinado a partir de las operaciones de concentración es mostrado en 116, la cual se combina con la porción de cola 118 para formar una corriente de relaves totales en 120. La fracción de relaves totales es sometida a una operación de separación de ciclón en 122 y la corriente de flujo superior de agua principalmente es mostrada en 124 donde se une a la corriente de alimentación 126 la cual procede a un clarificador 128. El flujo inferior de relaves de corriente de descarga inferior a partir del separador de ciclón 122 en 130 y el clarificador en 132 son combinados en 134 y alimentados en un filtro de presión de relaves en 136 donde la torta de filtración de sólidos es recolectada en 138 para transporte a una recolección de relaves y estructura de almacenamiento y la fracción que contiene líquido o material de filtrado es enviada al clarificador en 140. El agua de limpieza a partir del clarificador procede en 142 donde puede ser recirculado en el proceso en 144.

Una modalidad modificada o alternativa del proceso para enriquecer el contenido mineral de hierro usable de materiales de alimentación que portan hierro de bajo grado es representada en el diagrama de flujo de proceso de la Figura 3. El material de alimentación es quebrantado en un molino de quebrantado mineral convencional en 200, como en la modalidad previa y alimentado al proceso, preferentemente como material de malla -3/4 (-19.1 mm) y se pasa a través de un tamiz en 202. Después de esto, el tamaño de partícula del material es además reducido en un molino Semi -autogenous Grinding SAG en 204 o un molino de bolas en 206, ambos los cuales son bien conocidos y fácilmente disponibles comercialmente en cualquier capacidad deseable. El molino SAG procesa el material de tamaño superior en corriente 203 y el molino de bolas, el material pasa por el tamiz 202 en corriente 205.

El material tamizado inicialmente y procesado por molido es recombinado en 208 donde se alimenta a un tamiz más fino adicional en 210 usando Rapafines o dispositivo de tamiz fino equivalente el cual es preferente y aproximadamente malla -400. El material de tamaño superior es sacado en 212 y sometido a un proceso de molido adicional por un segundo molino de bolas en 214. El material que pasa el tamiz fino 210 en 216 y material procesado por el segundo molino de bolas 214 en 218 son sometidos a un tamiz adicional en 220 como por usar un tamiz Derrick o equivalente el cual es diseñado para ser malla -270 a -500 similar a la primera modalidad descrita anteriormente. El material de tamaño superior es recirculado en la línea 222 al segundo molino de bolas 214.

Será apreciado que, como con la primera modalidad del proceso, puede ser agregada agua de tratamiento para formar una suspensión de consistencia deseada al material tamizado inicialmente en 224 y 226 y puede ser agregada agua de planta adicional a cualquiera de las corrientes de suspensión 208, 212, 216, 218 y 220, si se desea.

La suspensión de material de dimensión inferior que sale del tamiz 220 en 228 sufre de una secuencia de separación como en la primera modalidad descrita incluyendo un tratamiento ultrasónico en 230, el cual es similar a aquel descrito para la primera modalidad y es suficiente para separar particulados de arcilla y sílice a partir de especies que contienen hierro. La secuencia continua con una separación magnética irregular en 232 la cual otra vez produce una fracción magnética 234 y una fracción de relave en 236. Separación magnética adicional es realizada en 238 y 240 con las fracciones de cola combinadas recirculadas para tratamiento ultrasónico adicional en la línea 242. Puede ser agregada agua de tratamiento adicional en 244 y 246.

Como se indica, el tratamiento ultrasónico induce una turbulencia en la suspensión generalmente en la forma de una microturbulencia que produce una buena separación particulada de arcilla y sílice a partir de las partículas minerales. El tiempo de residencia y potencia pueden ser optimizados para tratar el material particular que está siendo procesado más eficientemente.

El material magnético que sale del separador magnético final procede en la línea 248 a un espesador en 250 con el material concentrado que es movido a un almacenamiento de suspensión en 252, después de lo cual puede ser filtrado en 254 para procesamiento adicional como mineral de alto contenido de hierro. Como con la modalidad descrita previamente, la secuencia de separación magnética puede ser realizada por cualquier número deseado de separadores operados en cualquier nivel de intensidad deseado.

En esta modalidad, la corriente de cola primaria 236 la cual incluye fracciones paramagnéticas y no magnéticas también sufre procesamiento adicional. Sin embargo, la corriente de cola 236 es sometida a la operación de espesamiento en 260 antes a tratamiento de separación ultrasónico adicional en 264 de la corriente de flujo inferior262, la cual es similar a aquellas descritas anteriormente. El flujo superior a partir del espesante va en una fracción de relave en la corriente 266. Después del tratamiento ultrasónico en 264, el material es sometido a una serie de tratamientos de separación magnética de concentración de alto gradiente o alto campo en 268 y 270 usando un campo de una concentración generalmente de aproximadamente 7,500 gauss (0.75 T) a aproximadamente 12,500 gauss (1.25 T) con las fracciones minerales paramagnéticas separadas sacadas en 272 y 274 y el relave en corriente 276. La corriente de relave total 278 es procesada a través de un espesante en 280 a un tanque de almacenamiento de suspensión o similar en 282 antes de ser filtrada en 284 y además procesada como se muestra en la Figura 2.

Es importante notar que es la combinación particular de tratamientos ultrasónicos y magnéticos lo que permite al contenido de hierro de depósitos minerales comercialmente no usables, de bajo grado ser convertidos en provisiones de alimentación viables comercialmente para hierro y procesos para hacer acero que contienen 40%-62% de hierro .

Se muestran proporciones de enriquecimiento típicos para Roast Taconite (magnetita) y constituyentes de hematita y una mezcla promedio 50-50.

Muestras del material mineral enriquecido en la forma de tanto pepitas y partículas finas han sido exitosamente procesadas directamente en acero metálico (aproximadamente 1-5% de carbono) .

Esta invención ha sido descrita en la presente en detalle considerable con el fin de cumplir con los estatutos de patente y proporcionar a aquellos expertos en la técnica con la información necesaria para aplicar los principios novedosos y para construir y usar modalidades del ejemplo como se requiera. Sin embargo, es para ser entendido que la invención puede ser realizada por específicamente diferentes dispositivos y que varias modificaciones pueden ser realizadas sin alejarse del alcance de la invención por sí misma .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (38)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para enriquecer el contenido mineral de hierro de materiales que portan hierro de bajo grado para proporcionar un concentrado que tiene un contenido de hierro relativamente alto caracterizado porque comprende: (a) formar una suspensión de agua de materiales que portan hierro de bajo grado que tienen un tamaño de partícula relativamente pequeño; (b) someter la suspensión de (a) a un primer tratamiento ultrasónico para separar materiales de interferencia, incluyendo arcillas, a partir de compuestos minerales de hierro; (c) someter la suspensión de (b) a por lo menos una etapa de separación magnética de baja intensidad para producir concentrado magnético y una fracción de suspensión de cola paramagnética; (d) tratar la fracción de suspensión de cola paramagnética a una operación de espesamiento; (e) tratar la fracción de cola paramagnética espesada a un segundo tratamiento ultrasónico para separar materiales de interferencia, y (f) tratar la fracción de cola paramagnética espesada de (e) a por lo menos una etapa de separación magnética de alto gradiente para separar y producir un concentrado de minerales paramagnéticos .

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye combinar los concentrados magnéticos y paramagnéticos para formar un concentrado que tiene un contenido alto en hierro.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (c) incluye una pluralidad de etapas sucesivas de separación magnética de baja intensidad.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (f) incluye una pluralidad de etapas sucesivas de separación magnética de alto gradiente.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque una fracción concentrada separada por cada etapa de separación magnética de alto gradiente es removida separadamente .

6. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el concentrado es sometido a operaciones de espesamiento y filtración adicionales.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la separación magnética de alto gradiente es de una concentración de aproximadamente 7,500 gauss (0.75 T) a aproximadamente 12,500 gauss (1.25 T) .

8. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la separación magnética de alto gradiente es de aproximadamente 7,500 gauss (0.75 T) a aproximadamente 12,500 gauss (1.25 T) .

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión de materiales que portan hierro de bajo grado de (a) comprende sólidos de un tamaño < malla -320.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de alimentación que porta hierro de bajo grado es sometido a operaciones de molido de molino de bolas y quebrantado para formar la suspensión de (a) .

11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la suspensión comprende sólidos < malla -400.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento ultrasónico incluye la generación de microturbulencia en la suspensión.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de alimentación que porta hierro de bajo grado comprende una o más de las siguientes formas minerales: magnetita (Fe30 ) , hematita (Fe203) , geothita (FeO.OH) , siderita (FeC03) .

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende recuperar y reusar agua de proceso.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción de cola paramagnética de (c) es separada en el primer separador magnético y sucesivas fracciones de cola son recicladas a (b) .

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los concentrados son además filtrados y secados a 90%-95% de sólidos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los concentrados contienen por lo menos 52% de hierro.

18. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los concentrados contienen por lo menos 52% de hierro.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión es tamizada antes a la aplicación del primer tratamiento ultrasónico.

20. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende agregar una o más cantidades de agua a la suspensión como se requiere.

21. Un método para enriquecer el contenido de hierro de materiales minerales que portan hierro de bajo grado para producir un concentrado que tiene un contenido alto de hierro adecuado para procesar en acero caracterizado porque comprende aplicar una combinación de tratamiento ultrasónico con tanto separación magnética de alta y baja intensidad para remover materiales de interferencia y concentrar materiales que portan hierro magnéticos y paramagnéticos .

22. Un método para enriquecer el contenido mineral de hierro de materiales que portan hierro de bajo grado para proporcionar un concentrado que tiene un contenido de hierro relativamente alto caracterizado porque comprende: formar una suspensión de materiales que portan hierro de bajo grado que tiene un tamaño de partículas relativamente pequeño; someter la suspensión de (a) a un primer tratamiento ultrasónico para separar materiales de interferencia, incluyendo arcillas, a partir de compuestos minerales de hierro; someter la suspensión de (b) a una pluralidad de etapas sucesivas de separación magnética de baja intensidad para producir una fracción de concentrado magnético separada y una fracción de suspensión de cola paramagnética; tratar la fracción de suspensión de cola paramagnética en una operación de espesamiento; tratar la fracción de cola paramagnética en una segunda etapa ultrasónica para separar materiales de interferencia; y tratar la fracción de cola en pluralidad de etapas sucesivas de separación magnética de alto gradiente para separar un concentrado de minerales paramagnéticos a partir de la fracción de cola.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque (a) implica el uso de una pluralidad de tamices de malla exitosamente más pequeños.

24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el material que falla para pasar un primer tamiz es molido en un molino SAG y material que pasa el primer tamiz es molido en un primer molino de bolas.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el material como se procesa en el molino SAG y el primer molino de bolas es sometido a un tamiz adicional de aproximadamente malla -400 con material de tamaño superior que es procesado en un segundo molino de bolas o remolido.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque además comprende someter el material a un tercer tamiz de malla -270 a -500 y reciclar material de dimensión superior al segundo molino de bolas.

27. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque incluye la combinación de concentrados magnéticos y paramagnéticos.

28. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el tratamiento ultrasónico incluye la generación de microturbulencia en la suspensión.

29. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el material de alimentación que porta hierro de bajo grado comprende una o más de las siguientes formas: magnetita (Fe304) , hematita (Fe203) , geothita (FeO.OH) , siderita (FeC03) .

30. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la separación magnética de alto gradiente es de una concentración de aproximadamente 7,500 gauss (0.75 T) a aproximadamente 12,500 gauss (1.25 T) .

31. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la fracción de cola es sometida a una etapa de espesamiento antes a la etapa (d) .

32. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la fracción de cola paramagnética de (c) es separada en el primer separador magnético y se reciclan fracciones de cola sucesivas para (b) .

33. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los concentrados son además filtrados y secados a 90%-95% de sólidos.

34. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los concentrados contienen por lo menos 40% de hierro.

35. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende agregar una o más cantidades de agua a la suspensión como se requiera.

36. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende recuperar y reusar el agua de proceso.

37. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los tratamientos ultrasónicos incluyen una intensidad ultrasónica generalmente de aproximadamente 100 vatios/galón (378.54 vatios/litro) a aproximadamente 1000 vatios/galón (3 , 785.41/litro) por un tiempo de residencia suficiente seleccionado.

38. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los tratamientos ultrasónicos incluyen una intensidad ultrasónica generalmente de aproximadamente 100 vatios/galón (378.54 vatios/litro) a aproximadamente 1000 vatios/galón (3,785.41 vatios/litro) por un tiempo de residencia suficiente seleccionado.