CC BY
356
УДК 621.924.3:622.73
© С.Р. Гзогян, 2013
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ РУДОПОДГОТОВКИ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ
Приведен анализ теории и практики технологических схем рудоподго-товки для железистых кварцитов с целью получения качественного дробленного продукта.
Ключевые слова: железистые кварциты, схема дробления, гранулометрический состав, первичное и вторичное дробление.
В горно-перерабатывающих отраслях промышленности рудоподготовка в значительной степени предопределяет конечные технологические и экономические показатели предприятия. Свойства пород относятся к одним из основных характеристик при выборе современной технологии рудоподго-товки, поэтому необходимо руководствоваться следующими основными критериями: минеральный состав и физико-механические свойства исходного минерального сырья, его влажность; максимальная крупность кусков в исходном сырье и его гранулометрический состав; степень разупрочнения вмещающей породы; методы и стадиальность обогащения; производительность фабрики. Число стадий дробления определяется исходя из поставленной задачи - дробление исходного сырья до оптимальной крупности. Для обеспечения экономичности эффективной рудоподготовки в целом, крупность конечного продукта дробления при последующем шаровом измельчении не должна превышать 10—13 мм. Но при этом, основное внимание должно быть уделено изучению физико-механических характеристик минерального сырья, подлежащего переработке. Знание его специфических особенностей позволяет разработать такую последовательность и такой уровень воздействия, которые обеспечивают выполнение классического условия - "не дробить ничего лишнего". Выбор наиболее рациональной схемы рудоподготовки осуществляется тех-нико-экономичес-ким сравнением с учетом оснащения опера-
ций дробления наиболее эффективным дробильным оборудованием. Обязательным условием при сопоставлении технологий дробления должно быть определение влияния сравниваемых вариантов рудоподготовки на показатели последующего обогащения.
Таким образом, методически правильно разрабатывать схему рудоподготовки, используя информацию о вещественном составе и текстурно-структурных особенностях сырья, его физико-механических свойствах, опыта работы предприятий-аналогов, перерабатывающих сходное по составу сырье, современный уровень развития техники и технологии. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что экономически и технологически выгоднее рудную шихту готовить к процессу измельчение-обогащение, т.к. 60 % энергетических затрат приходится на измельчение. Развитие работ, направленных на снижение затрат на этот процесс, идет двумя путями: максимального использования дешевых источников энергии и повышения эффективности действия дробильно-измельчительно-го оборудования.
Рациональный путь повышения эффективности этого процесса заключается в переносе части работы по дезинтеграции рудной шихты из цикла измельчения в циклы дробления, где КПД процесса в несколько раз выше. Обеспечивается это за счет снижения крупности рудной шихты, подаваемой в мельницы и связанно с повышением производительности измельчительного оборудования обогатительных фабрик с одновременным снижением энергетических затрат и себестоимости выпускаемой продукции [1,2]. Снижение крупности конечного продукта - главный вопрос, стоящий перед переделами рудоподготовки горно-перерабатывающих предприятий. От крупности материала, поступающего в измельчение, в огромной степени зависят энергетические затраты по этому переделу, наиболее энергоемкому во всей технологии.
На отечественных фабриках, перерабатывающих тонковкра-пленные железистые кварциты и магнетитовые руды, применяются две принципиальные схемы дробления: четырёхстадиальная
в открытом цикле и трехстадиальная с замкнутым или открытым циклом в последней стадии.
Из отечественных фабрик заслуживают внимания дробильные фабрики ОАО «Михайловский ГОК», ОАО «Карельский Окатыш» и ОАО «Стойленский ГОК», на которых выполнено совершенствование и модернизация технологии рудо-подготовки.
Технология дробления ОАО «Михайловский ГОК» повторяет проектные решения известной таконитовой фабрики «Жй» (США), где впервые была применена четырехстадиальная схема дробления. Однако позднее ни на одной крупной фабрике за рубежом эта схема не использовалась.
Изначально технология рудоподготовки железистых кварцитов ОАО «Михайловский ГОК» осуществлялась в четыре стадии с предварительным грохочением продукта дробления третьей стадии в открытом цикле (рис. 1). Расположение дробилок отделения среднего и мелкого дробления каскадное, наиболее загруженными при использовании такой схемы являются дробилки мелкого дробления. Данная технология позволяла получать продукт крупностью минус 25 мм со средневзвешенным размером куска ^ср) до 12,0 мм и массовой долей класса плюс 25 мм 5-7 %[3,4]. Практика совершенствования технологии дробления и грохочения показала, что снижение крупности дробленого продукта в схемах обеспечивается повышением степени дробления по стадиям. Необходимость увеличения объёмов переработки руды и рост доли труднообогатимых и трудно-измельчаемых кварцитов в добыче привели к увеличению выхода надрешетного продукта грохочения при постоянной производительности каскада и, как следствие, к повышенной загрузке дробилок мелкого дробления, что потребовало совершенствования технологии дробления. С целью повышения производительности отделения дробления и снижения энергозатрат в цикле среднего и мелкого дробления путем увеличения эффективности грохочения и уменьшения крупности дробленого продукта был проработан ряд вариантов снижения крупности дробленой руды и выбран наиболее оптимальный. Реконструкцией отделения дробления предусматривалось установка дополнительной стадии грохочения продукта питания среднего дробления и подбора просеивающих поверхностей с эффективным выделением
готового по крупности материала из технологической схемы (рис. 2).
Дробление I Дробление II
Дробление III Грохочение
Дробление IV
---25+0 мм
На измельчение 93%
Рис. 1. Схема дробления рудной шихты ОАО «Михайловский ГОК» (проект)
I
Дробление I Дробление II
Дробление III
1 Грохочение
-20 мм 1 г
Дробление IV
-20+0 мм
г 1 г 1 1
7
На измельчение 94% класса -20 мм
Рис. 2. Схема дробления рудной шихтыг ОАО «Михайловский ГОК» после реконструкции
-25 мм
20 мм
Исследования, выполненные в условиях действующего производства путем сравнительного опробования технологических схем (рис. 1 и 2), позволили отработать интенсифициро-
ванный режим работы дробилок крупного, среднего и мелкого дробления. Организация предварительного грохочения продукта питания среднего дробления позволила увеличить производительность отделения среднего и мелкого дробления на величину выхода подрешетного продукта операции предварительного грохочения. Несмотря на то, что интенсификация режимов дробления ведет к повышенным расходам футеровоч-ной стали и электроэнергии, повышение эксплуатационных затрат отделения дробления компенсировалось в обогатительном переделе.
Внедрение предварительного грохочения перед средним дроблением позволило: — вывести из их питания от 12 до 30 % готового продукта крупностью минус 20 мм в зависимости от физико-механических свойств рудной шихты и гранулометрического состава продукта питания среднего дробления;
— уменьшить разгрузочную щель дробилок КСД-2200 до 20 мм, КМТД-2200 до 5 мм без снижения производительности технологических каскадов;
— уменьшить средневзвешенный размер куска в дробленой рудной шихте до 9,2 мм;
— повысить производительность мельниц первой стадии на 45 т/ч, снизить удельный расход мелющих тел на 0,2 кг/т и электроэнергии на 7-11 кВт/т концентрата[3,4].
Кроме того, на ОАО «Михайловский ГОК» рассматривался вопрос организации замкнутого цикла дробления в последней стадии дробления, промышленные испытания которого были проведены в условиях дробильно-сортировочной фабрики. Испытаниями было установлено, что применение замкнутого цикла в последней стадии привело к неконтролируемому увеличению и нарастанию циркулирующей нагрузки. Продукт циркуляции был представлен в основном дроблеными кусками вытянутой формы с форм-фактором от 2,5 до 2,93.
Принятая в проекте отделения среднего и мелкого дробления ОАО «Карельский Окатыш» схема (без предварительного грохочения перед второй стадией и с раздельными операциями предварительного и поверочного грохочения в третьей стадии), в полной мере отвечала специфике переработки магнетитовых кварцитов, учитывала опыт проектных решений лучших зарубежных
аналогов того времени и обеспечивала минимум издержек на транспорт циркулирующей нагрузки.
В результате многовариантной проработки технологии рудо-подготовки исходного сырья ОАО «Карельский Окатыш», на основе изучения физико-механических свойств большого количества проб институтом «Механобр» была рекомендована трехстади-альная схема дробления до крупности минус 16 мм с замкнутым циклом в последней стадии (рис. 3) [2, 5].
В проекте был применён целый ряд прогрессивных решений, таких, как:
— смещенное («шахматное») расположение дробилок в корпусе среднего и мелкого дробления, что позволило сократить объём корпуса более чем на 30 %;
— замкнутый цикл дробления в третьей стадии;
— виброизолированные фундаменты под основное дробильное оборудование.
В схеме дробления было задействовано следующее оборудование:
— I стадия дробления - конусная дробилка крупного дробления ККД -1500/180 ГРЩ;
— II стадия дробления - конусная дробилка среднего дробления КСД -3000 Т;
— III стадия дробления - конусная дробилка мелкого дробления КМД -3000 Т;
— грохочение - инерционный грохот колосниковый ГИТ 71 Н.
Дробилки КСД-3000 Т и КМД-3000 Т, созданные ПО «Урал-
маш» специально для ОАО «Карельский Окатыш», были самыми крупными в мире, однако в зарубежной практике агрегаты подобного типоразмера так и не получили применения.
На ОАО «Стойленский ГОК» основные схемные и компоновочные решения дробильного отделения аналогичны проекту фабрики дробления ОАО «Карельский Окатыш».
Проектная схема дробления железистых кварцитов на ОАО «Стойленский ГОК» включает три стадии:
— I стадия - в дробилках ККД-1500/180 до крупности минус 350 мм;
— II стадия - в дробилках КСД-3000 Т с контрольным грохочением на грохотах ГИСТ-72;
— III стадия - в дробилках КМД-3000 Т, работающих в замкнутом цикле с грохотом ГИСТ-72.
Исходная руда
I ст. дробления - 350 мм
Jr
II ст. дробления
- 80 мм
I ст. грохочения
15 +0 мм
+ 15 мм
III ст. дробления
II ст. грохочения
15 +0 мм
+ 15 мм
Бункерирование
на измельчение
Рис. 3. Технологическая схемарудоподготовки ОАО «Карельский Окатыш»
Крупность мелкодробленой руды после замкнутого цикла по проекту составляла минус 18 мм. Однако в первой, а так же во второй и третьей стадиях измельчения здесь установлены шаровые мельницы Новокраматорсого завода МШЦ-5500х6500, что для первой стадии измельчения при крупности питания минус 18 мм, по современным представлениям, не является оптимальным. Применение шаровых мельниц на руде крупностью минус 18 мм приводит к большему, по сравнению со стержневыми мельницами, расходу электроэнергии, шаров и футеровки.
С целью снижения крупности дробленой руды при заданных объёмах производства, на ОАО «Стойленский ГОК» вместо дробилок КСД-3000Т и КМД-3000Т установили модернизированные дробилки КСД-3000Т-Д и КМД-3000Т2-ДП, снабженные распределителями питания [6]. В результате размер разгрузочных щелей на КСД снизился с 34-36 до 30-32 мм, на КМД - с 11-13 до 9-11 мм, циркулирующая нагрузка (дробилка-грохот) уменьшилась в два раза.
Эксплуатация модернизированных дробилок и ежесменный контроль размера разгрузочных щелей позволили улучшить гранулометрический состав дробленой руды, что дало возможность заменить нижние сита грохотов ГИСТ-72 с ячейкой 20х20 мм, установленных в стадиях среднего и мелкого дробления, на сита с ячейкой 18х18 мм.
Комплекс научно-технических разработок, внедренных в корпусе среднего и мелкого дробления, позволил снизить номинальную крупность дробленой руды с минус 18 до минус 15 мм (dq, до 7,0-7,5 мм) и улучшить показатели измельчения (рис. 4, 5) [6].
Несмотря на то, что подготовка мелкодробленой руды связана с увеличением расхода электроэнергии в дробильных агрегатах (потребляемая мощность дробилок КСД и КМД возросла с 200 до 230 кВт-ч), это многократно окупилось экономией электроэнергии в общей схеме производства концентрата.
Следующим шагом совершенствования технологии дробления и увеличения производительности дробильного отделения явилась замена дробилок КСД-3000 и КМД-3000 на дробилки Н-8800 в комплекте с грохотами LF3060D (Sandvik Rock Processing). Промышленные испытания показали, что оборудование обеспечивает требуемую производительность, которая практически в два раза превышает достигнутую на дробилках КСД-3000, но работает неустойчиво при изменении гранулометрического состава исходной сырья, особенно при значительном износе футеровочных броней. Принцип регулирования работы дробилок Н-8800 основан на создаваемом главным валом подвижного конуса давлении в системе Hydroset, от которого зависит автоматически регулируемый размер разгрузочной щели дробилок. Серьёзной проблемой оказалась неэффективная работа системы воздушного охла-
ждения масла, что обусловило необходимость работы дробилок в щадящем режиме по давлению масла в системе Ну^08е1. Специалистами комбината было принято решение об ограничении
Крупное дробление (ККД-1500/180)
100 807
Среднее дробление(3000Т-Д)
т
Грохочение (ГИСТ-72, ячейка 20х20 мм)
Мелкое дробление (КМД-3000Т)
Грохочение (ГИСТ-72, ячейка 20х20 мм)
55,3
Б ср.взв = 8,2 мм
Б ср.взв = 6,5 мм
+
55,3
44,7
446
361
83,7
675
+
28,4
229
446
100
807
^ Б ср.взв = 7,5 мм
На измельчение
Рис. 4. Технологическая схема дробления ОАО «Стойленский ГОК» (проект)
давления масла до 5 МПа, против 5,8 МПа (рекомендация компании 8ап^1к). Другая проблема — подача питания на дробилки среднего дробления, поскольку односторонняя загрузка её исходным материалом приводила к неравномерному износу броней и неэффективной работе дробилки. Проведение комплекса работ -начиная от внедрения операции предварительного грохочения до выбора величины эксцентриситета, профиля камеры дробления, типа просеивающих поверхностей и режима работы автоматиче-
ского управления дробилкой - позволило снизить средневзвешенную крупность дробленого продукта линии 8ап^1к (4 дробилки, 4 грохота) до устойчивого показателя 5,2 мм.
Крупное дробление (ККД-1500/180)
Выход, %
Количество руды, т/ч
Среднее дробление(3000Т-Д) Грохочение (ГИСТ-72, ячейка 18х18 мм)
Мелкое дробление (КМД-3000 Т2-ДП)
Грохочение (ГИСТ-72, ячейка 18х18 мм)
Б ср.взв = 7,5 мм
Соотношение КСД:КМД=1:2,1
Б ср.взв = 6,3 мм
830
Б ср.взв = 7,0 мм
На измельчение
Рис. 5. Технологическая схема дробления ОАО «Стойленский ГОК» (усовершенствованная)
В свою очередь, снижение и стабилизация крупности разгрузки дробилок среднего дробления положительно сказались на
100
830
+
68
32
564
266
108
896
+
40
68
332
564
100
работе дробилок мелкого дробления и позволили стабилизировать циркулирующую нагрузку.
Реконструкция корпуса среднего и мелкого дробления с монтажом трех линий дробления Sandvik позволила увеличить объёмы переработки до 32 млн т руды в год. Опыт, приобретённый при эксплуатации первой линии дробления, учтен специалистами Sandvik Rock Processing и ОАО «Стойленский ГОК». В операции среднего дробления предусмотрено предварительное грохочение на колосниковых грохотах, новые дробилки укомплектованы системами водяного охлаждения, грохоты комплектуются более мощными электродвигателями в пылезащитном исполнении российского производства. В дальнейшем прорабатывается вопрос усиления базовых деталей дробилок с целью обеспечения надежности их работы при номинальном давлении и, соответственно, снижения крупности дробленой руды. Также реконструкция позволила увеличить производительность мельниц и снизить расход шаров и электроэнергии.
Но следует отметить, что любое отклонение вещественного состава питания дробилки - будь то гранулометрический состав или физико-механические свойства исходного сырья, влажность материала (более 3 %), а также износ футеровочных броней -приводит к раскрытию разгрузочной щели и увеличению крупности дробленого продукта. И, как следствие, линия «среднее дробление - грохот - мелкое дробление - грохот - мелкое дробление» периодами становится неуправляемой, циркулирующая нагрузка возрастает до 200 % и более [7].
За рубежом для переработки железистых кварцитов (магне-титовых таконитов) характерно использование для первой стадии сухое и, в еще большей мере, мокрое самоизмельчение, что в свою очередь предопределяет дробление в одну стадию. Изначально следует отметить, что за рубежом аналогов железистым кварцитам КМА и Кривбасса (Украина) нет.
На единичных зарубежных фабриках, работающих по «классической» схеме, дробление осуществляется, как в четыре стадии (железорудные фабрики «Eveleth takonic» и «Silver Bay», Миннесота), так и в три стадии (железорудная фабрика «ffirkenes», Норвегия), в основном, до крупности минус 16 мм. Первичное из-
мельчение руды дробленой в четыре стадии осуществляется в стержневых, а в три — в шаровых мельницах.
Подземное первичное дробление железных таконитовых руд широкое распространение получило в США, Канаде, Франции, Германии и Швеции. Эффективность применения подземного механического дробления подтверждена обширной многолетней практикой работы как крупных рудников, с масштабом добычи несколько миллионов тонн («Kiruna» и «Ма1шЬе^е1» — Швеция; «Wabana» и «Elen» — Канада), так и небольших, которые имеют добычу в пределах 110-150 тыс. т («Bodas» — Швеция).
Как правило, размер подземных дробилок устанавливается по величине крупных кусков, получаемых из очистных забоев, поэтому дробилки во многих случаях имеют большую производительность, чем это требуется. Считается, что с производственной и экономической точки зрения это всегда выгоднее. Крупность кусков, поступающих на первичное дробление, составляет 1000 - 1300 мм и даже 1500 мм. Для первичного дробления устанавливаются крупные, в основном, щековые дробилки размером 1400х1800 мм. Конусные дробилки для первичного дробления применяют редко.
Другой особенностью построения первичного дробления является отсутствие предварительного грохочения. Отбитая руда поступает или в бункер, расположенный над дробильной установкой или прямо к дробильной установке в аккумулирующую емкость. Откуда с помощью питателей (цепных, пластинчатых или других) подается в дробилку. Далее дробленая руда поступает в бункер и из него загружается в скиповые или конвейерные подъемные установки.
Наиболее приемлемой и рациональной, уже довольно долгий период времени, считается схема трехстадиального дробления с замкнутым циклом в последней стадии с получением дробленого продукта до 80 % класса минус 13 мм (соответствует 95 % класса минус 16 мм) и последующего двухстадиального измельчения в стержневых и шаровых мельницах. Также с дроблением в замкнутом цикле на последней стадии до 80 % класса минус 7 мм (95 % класса минус 9,5 мм) и последующим одностадиальным измельчением в шаровых мельницах. То есть, последующее измельчение определяет крупность дробленого продукта.
Можно сказать, что совершенствование оборудования в последние 20-25 лет, наряду с ростом его единичной производительности, было направлено на аппаратурное оформление именно таких технологических циклов. Так, например, появились и достаточно быстро получили распространение на новых предприятиях дробилки среднего и мелкого дробления с диаметром конуса 3000 мм (КСД- и КМД- и их модификации), вибрационные грохота тяжелого типа с площадью рассева 12,5 и 15, а затем 18 и 21 м2 (ГИТ, ГСТ и ГИСТ), укомплектованные прогрессивными просеивающими поверхностями, в том числе из эластомеров, обеспечивающими качественное предварительное и контрольное грохочение в замкнутоцикловых схемах.
Ведущие производители, как зарубежные Metso Minerals и FLSmidth, так и отечественные ЗАО НПК «Механобр-Техника» для извлечения большего количества мелких фракций дробления разработали более высокопроизводительные грохота различных модификаций. Произошло это в результате развития технической базы и появления новых классов мощного и надежного вибрационного оборудования, позволяющего достичь рабочих скоростей приводов в 700-3000 об/мин и амплитуды вибрации просеивающей поверхности менее 10 мм. Для хорошего качества разделения следует поддерживать необходимое соотношение между амплитудой и частотой. Наличие постоянных вибраций и усилий, прикладываемых к грохотимому материалу по нормали к просеивающей поверхности, обеспечило увеличение расстояния между частицами и уменьшение взаимной адгезии частиц в ситовой зоне по сравнению с адгезией в исходном материале. Вибрация поднимает материал, обеспечивая его расслоение и дальнейшее перемещение частиц по просеивающей поверхности благодаря вибрационному движению и наклону сита. Что обеспечило сепарацию необходимого класса грохочения, одновременно осуществляя удаление надрешетного продукта с просеивающей поверхности.
Конусные дробилки является наиболее широко применяемыми в мировой практике рудоподготовки. В настоящее время на различных предприятиях России, стран СНГ и за рубежом работают дробилки средне-мелкого дробления с диаметром основания
дробящего конуса до 3000 мм. Современные компьютерные методики расчета рабочих параметров дробилок позволяют создавать новые модификации, удовлетворяющие любым запросам потребителей.
В последние годы основные усилия зарубежных и отечественных машиностроительных фирм были сосредоточены на создании дробильных агрегатов, позволяющих обеспечить приемлемую крупность дробленой руды без организации замкнутого цикла. Это объясняется, в первую очередь, тем, что большинство предприятий было построено в свое время с открытым циклом дробления и установленные на них дробилки (особенно на отечественных предприятиях), подавали в главный корпус на измельчение руду крупностью минус 35 и даже минус 40 мм. Кроме того, появление нового поколения машин давало шанс отказаться от замкнутоцикловых схем с присущими им высокими капитальными затратами и эксплуатационными расходами.
Первые дробилки (типа МР и НР) подобного рода были выпущены на рынок фирмой «Nordberg» (США) и предназначались для технического перевооружения дробильных отделений обогатительных фабрик в заключительной стадии дробления.
Применение дробилок типа МР-1000 вместо устаревшей конструкции дробилок Symons позволило увеличить производительность измельчения на обогатительной фабрике «Butte» (США) на 37 %. По данным фирмы «Nordberg», применение новых дробилок на фабрике «Lubin» (Польша) для додрабливания руды после молотковых дробилок позволило снизить крупность готового продукта до 80 % класса минус 14 мм.
В дальнейшем системная работа в аналогичном направлении была выполнена ОАО «Уралмаш» при участии ЗАО НПК «Меха-нобр-техника». Созданы, испытаны и выпущены на рынок дробилки мелкого дробления нового поколения с форсированным режимом работы: КМД-3000Т2(Т3)-Д и КМД-2200Т 5(Т6)-Д. При работе этих дробилок на минимальных разгрузочных щелях, которые обеспечиваются средствами дистанционного или автоматизированного регулирования, возможно получение в открытом цикле дробленого продукта с номинальной крупностью минус 14-
16 мм или до 80 % класса минус 12-14 мм, вместо номинальной крупности минус 22-25 мм в наиболее благоприятном случае при использовании дробилок предыдущего поколения (ОАО «Михайловский ГОК»).
Отметим, что использование новых дробилок мелкого дробления потребовало снижения крупности их питания с 85-100 до 70 мм, что, соответственно, вызвало необходимость корректировки конструкции сопрягаемых машин для среднего дробления. Это коснулось дробилок типа КСД с диаметром дробящего конуса 2200 и 3000 мм.
Развитие дробильной техники идет как путем укрупнения аппаратов в целях увеличения их единичной мощности, так и путем совершенствования конструкции дробильного пространства. Так, например, ОАО «Уралмашзавод» выпускает дробилки, обеспечивающие крупность дробления в открытом цикле до 16 мм и базирующихся на классической технологии пружинного прижатия чаши. Аналогичная степень сокращения крупности обеспечивается в дробилках Metso Minerals, FLSmidth и Sandvik при существенно более высокой единичной производительности. Фирмы Metso Minerals и FLSmidth - ведущие производители мощных конусных дробилок - перешли на технологию гидравлических амортизаторов, обеспечивающих по сравнению с пакетами пружин большее усилие прижатия, а при подводе большей мощности и увеличенную производительность в сочетании с меньшей крупностью продукта.
Таким образом, в результате модернизации основного типо-размерного ряда дробилок крупного, среднего и мелкого дробления созданы все необходимые условия для получения дробленого продукта минимальной крупности на отечественном оборудовании в открытоцикловых схемах.
Отечественная и мировая практика выделяет основные направления развития рудоподготовки:
— одностадиальное дробление руды до крупности 250-300 мм с последующим само- или полусамоизмельчением;
— трехстадиальное дробление в замкнутом цикле до крупности 12-13 мм и менее с последующим стержневым или шаровым измельчением.
За рубежом первостепенное значение придается подготовке руды к дроблению. Максимальную крупность взорванной горной массы и гранулометрическую характеристику исходной руды ограничивают с помощью управляемого взрыва. Так, например, крупность взорванной массы на ведущих предприятиях, добываемой открытым способом, ограничили 900мм. Ведущей тенденцией технических решений на стыке горного и обогатительного переделов является применение циклично-поточной технологии с организацией первичного дробления в карьере или шахте. В первой стадии дробления используют конусные дробилки, заменяя щековые.
Следует отметить, схемы рудоподготовки и выбор компоновочных решений фабрик разрабатываются после детальной оценки минерального сырья, под конкретное предприятие и максимально учитывают физико-механические особенности сырья.
С целью облегчения работы технологической схемы, после первой и второй стадий дробления из основной массы руды выделяют продукт, пригодный для первой стадии измельчения.
В последние годы в мире разработано более 10 проектов железорудных предприятий. Доминирующим в проектах является само- или полусамоизмельчение, что подразумевает одну стадию крупного дробления.
Так например, в Канаде предполагается строительство двух предприятий Ке Маg и Lab Mag, рудоподготовка на которых базируется на применении в последней стадии пресс-валков (рис. 6). Транспортная схема замкнутых циклов среднего и мелкого дробления имеет по одной линии за счет применения высокоскоростных ленточных конвейеров. Для циркулирующих потоков используются крутонаклонные конвейера. Продукт дробления подвергается сразу первичной мокрой магнитной сепарации.
Также, предполагается строительство небольшого предприятия Roche Bay. Первичное дробление предполагается осуществлять вне обогатительной фабрики, для руды крупностью минус 400 мм проектом предусмотрено применение ударных дробилок NP 1415 для крупного и НР 800 для мелкого дробления, с получением в замкнутом цикле с грохочением продукта крупностью минус 13 мм. Полученный продукт поступает на пресс-валки, ра-
ботающие в замкнутом цикле с мокрым грохочением и получением продукта крупностью минус 1,6 мм (рис. 7).
Рудоподготовку железосодержащей руды предприятия Мта8 Rio (Бразилия) предполагается осуществлять в открытом цикле с применением в последней стадии пресс-валков (рис. 8) и последующим шаровым измельчением.
I
Крупное дробление
—Г-—
Среднее дробление
т
Грохочение
- 63 мм ИВВД <-
+ 63 мм
т
г
Грохочение
- 3
+ 3 мм
ММС
Рис. 6. Принципиальная схема рудоподготовки предприятий Ке Маg и Lab Mag
400-0
Ударное дробление ОТ 1415
- 135 мм
Мелкое дробление НР 800
т
г
Грохочение
- 13 мм ИВВД -
+ 13 мм
т
Грохочение
+ 1,6 мм
ММС
Рис. 7. Принципиальная схема рудоподготовки предприятия Roshe Вау
I
Грохочение
- . ■ +
Крупное дробление
Г 1
1 Грохочение
- ■
Среднее дробление
Г 1
"J -25 мм
ИВВД
г~
На шаровое измельче-Рис. 8. Принципиальная схема рудоподготовки предприятия Minas Rio
Индекс дробления по Бонду на этих предприятиях не превышает 15,9 кВтч/т, по шаровому измельчению — 6,3 кВт ч/т.
ОАО «Михайловский ГОК» совместно с фирмой «Nordberg» (США) разработали проект модернизации и реконструкции отделения средне-мелкого дробления на основе современного оборудования (рис. 9). Проектом предусматривалась установка предварительного грохочения с использованием 2-х ситного грохота «Banana». Класс плюс 50 мм направляется на среднее дробление в дробилках МР-800 с разгрузочной щелью 45 мм, надрешетный продукт крупностью -50+12 мм направляется на мелкое дробление в дробилках МР-800 с разгрузочной щелью 13 мм. Подре-шетный продукт поступает на сборный конвейер дробленой руды. Разгрузка дробилок среднего дробления поступает на грохочение с использованием грохота «Banana» по классу 12 мм, над-решетный продукт крупностью плюс 12 мм направляется на мелкое
I
Дробление I Дробление II Грохочение
Дробление III Грохочение
Дробление IV
т
На измельчение 8( класса -12 мм
Рис. 9. Принципиальная схема модернизации рудоподготовки ОАО «Михайловский ГОК» (проект)
-12 мм
+50 мм
-50+12 мм
12 мм
-12+0 мм
дробление в дробилках МР-800, подрешетный продукт направляется на сборный конвейер дробленой руды. Разгрузка дробилок МР-800 мелкого дробления поступает на сборный конвейер дробленой руды. В результате использования современных высокопроизводительных машин проект позволил бы получить продукт дробления минус 12 мм 80 % в открытом цикле, существенно сократить машинный парк оборудования (примерно в 2 раза). Данный проект не был реализован на ОАО «Михайловский ГОК», но фирмой «КоМЬе^» реализован на комбинате «Норильский Никель».
Считается, что перевод дробильных отделений обогатительных фабрик на дробление в замкнутом цикле позволит увеличить на 30—50 % производительность первичных мельниц без больших капитальных затрат. Недостаточное распространение замкнутого цикла дробления для железистых кварцитов объяснятся многими трудностями, связанными с недостаточной износостойкостью сит, низкой эффективностью грохочения влажных руд (влага более 3 %), большим количеством грохотов, что осложняет борьбу с запыленностью, а также сложностью технических реше-
ний при организации замкнутых циклов на действующих предприятиях. Для перехода на замкнутые циклы дробления на действующих фабриках в 70-е годы предлагалась схема, разработанная Днепропетровским горным институтом под руководством проф. Потураева В.Н., с использованием вертикального вибрационного конвейера, разработанного в том же институте, производительностью 150-250 т/ч и высокопроизводительного резонансного грохота. Вертикальный вибрационный конвейер имеет эффективную высоту подъема материала 10 м.
Опытно-промышленные испытания были выполнены на фабрике № 1 Ингулецкого ГОКа (Украина). Контрольное грохочение осуществлялось на резонансном виброгрохоте ГРЛ-61, подъем материала - на вертикальном вибрационном конвейере КВВ-2 на высоту 6 м. В период испытаний производительность мельниц на экспериментальной секции возросла до 30 %. На измельчение поступала дробленая руда крупностью минус 15 мм вместо минус 25 мм. Однако перевод действующих обогатительных фабрик на замкнутые циклы дробления по методу Днепровского горного института до сих пор нигде не был внедрен. Например, на обогатительной фабрике №5 Магнитогорского металлургического комбината при производительности более 6 млн т в год и дроблении в замкнутом цикле на измельчение поступает материал крупностью минус 8 мм. Применительно к ОАО «Ков-дорский ГОК», проектом расширения с 8 млн до 15 млн т руды в год, переход на замкнутый цикл дробления с конечной крупностью минус 10 мм вместо минус 25 мм позволит переработать10 млн т руды в год восьмью имеющимися мельницами и двумя дополнительными.
Таким образом:
— модернизация и реконструкция отечественных и зарубежных предприятий происходит по пути замены устаревшего оборудования на высокопроизводительное современное оборудование ведущих мировых компаний Metso Minerals, FLSmidth и Sandvik. Отечественная и мировая практика выделяет перспективное направление снижения затрат на дезинтеграцию - использование аппаратов с повышенной энергонапряженностью в рабочем пространстве, позволяющее осуществлять операции мелкого и тонкого дробления. Они способны заменить одну или две ста-
дии дробления и обеспечить питание шаровых мельниц материалом определенной крупности, полученном в открытоцикловых схемах и позволит оптимизировать процесс измельчения, повысить его эффективность и уменьшить износ оборудования;
— проекты новых зарубежных предприятий основаны на использовании полу- или самоизмельчения и широком внедрении пресс-валкового дробления, опыт использования которого на железистых кварцитах КМА (ОАО «Михайловский ГОК») был отрицательным ввиду природных особенностей железистых кварцитов. Следует подчеркнуть, что индекс дробления по Бонду на этих предприятиях не превышает 15,9 кВтч/т (против 18,0-24,0 кВтч/т для кварцитов КМА), по шаровому измельчению — 6,3 кВт ч/т:
— в результате модернизации основного типоразмерного ряда дробилок крупного, среднего и мелкого дробления и создания высокопроизводительных грохотов различных модификаций ведущими производителями, как зарубежными Metso Minerals, FLSmidth, Sandvik, так и отечественными ЗАО НПК «Механобр-техника», ОАО «Уралмаш» созданы все необходимые условия для получения дробленого продукта минимальной крупности на отечественном и импортном оборудовании в открытоцикловых схемах;
— на технико-экономические показатели схем дробления оказывают влияние многие факторы. Выбор способа и схемы дробления зависит от физико-механических свойств материала: твердости, хрупкости, вязкости, влажности, абразивности, дро-бимости, начальной величины кусков и требуемой степени измельчения. Очень важно, чтобы все они учитывались в процессе принятия решения по выбору технологической схемы, соответствующей четко установленным производственным потребностям.
Следовательно, перспективное направление снижения затрат на дробление и измельчение - использование аппаратов с повышенной энергонапряженностью в рабочем пространстве, позволяющее осуществлять операции мелкого и тонкого дробления. Кроме того, они способны заменить одну или две стадии дробления, обеспечить питание шаровых мельниц материалом определенной крупности, полученном в открытоцикловых схемах. А также, позволит оптимизировать процесс измельчения, повысить его эффективность и уменьшить износ оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вайсберг Л.А., Круппа П.И., Баранов В.Ф. Основные тенденции развития процессов дезинтеграции руд в ХХ1 веке //Обогащение руд, № 3, 2002.
2. Баранов В.Ф., Сентемова В.А., Ядрышников А.О. Состояние технологии и оборудования отечественных дробильных фабрик // Обогащение руд, №2, 2002.
3. Гзогян Т.Н, Губин С.Л. Совершенствование технологии рудопод-готовки на Михайловском ГОКе//Горный информационно-аналитический бюллетень, №10, 2001.
4. Гзогян Т.Н., Губин С.Л. Совершенствование технологии дробления руд на Михайловском ГОКе // Черная металлургия, №7, 2002.
5. Патковская Н.А., Кузнецов А.Ю., Турьянский В.Б. и др. ОАО «Карельский окатыш» вчера, сегодня, завтра //Обогащение руд, №3, 2007.
6. Чурилов Н.Г., Крючков А.В., Головченко Н.Я. и др. Оптимизация процессов рудоподготовки железистых кварцитов на обогатительной фабрике // Горный журнал, №6, 2001.
7. Крючков А.В., Чаков В.Н. Развитие и совершенствование процессов рудоподготовки на обогатительной фабрике ОАО «Стойленский ГОК»// Горный журнал, №6, 2011.
8. Янкович А., Валерии В. Сравнение вариантов рудоподготовки при переработке тонковкрапленных магнетитовых руд//Обогащение руд, №5, 2012.
9. Баранов В.Ф., Сентемова В.А., Ядрышников А.О. Перспективы модернизации рудоподготовительных отделений железорудных фабрик России // Обогащение руд, №2, 2002.
10. Вайсберг Л.А., Коровников В.А., Трофимов В.А. Вибрационное грохочение рудных и нерудных материалов. Инновационные разработки ЗАО НПК «Механобр-Техника»// Обогащение руд, №5, 2012.
12. Гзогян Т.Н, Губин С.Л. Опыт применения валкового пресса для дезинтеграции железных руд// Горный информационно-аналитический бюллетень, №3, 2001.
13.Потураев В.Н., ЧервоненкоА.Р. и др. Опытно-промышленные испытания замкнутого цикла дробления железных руд// Обогащение руд, №5, 1974.
