CC BY
22
УДК 622.7:622.377.6
В. А. Кочелаев, Е. А. Медведев, К. А. Ионов, В. С. Ясенев
КОНЦЕПЦИЯ СОВЕРШЕНСТВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ УЧАСТКА № 1 ФАБРИКИ В ЦЕЛЯХ СНИЖЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАТРАТ
Основные положения развития технологии фабрики в целях снижения эксплуатационных затрат.
Вопросы снижения затрат на производство продукции для комбината «Ураласбест», как и для большинства предприятий страны, в последнее время приобретают особо важное значение, поскольку определяют не только конкурентный уровень продукции, но и, вообще, их экономическую жизнеспособность.
Комбинат на постоянной основе в рамках различных программ занимается снижением затрат. В последние годы многое в этом направлении сделано в горном переделе.
Но, поскольку, ориентировочно 50 % затрат в себестоимости производства асбеста приходится на обогатительный передел, в 2001 году Советом директоров комбината была поставлена задача по снижению эксплуатационных затрат на фабрике на 20 %.
Принятый нами подход к совершенствованию технологии в части снижения эксплуатационных затрат с учётом низкого содержания асбеста в исходной руде (1,5-2,0 %) основывается на более широком применении операций предварительного обогащения, соответственно концентрации асбеста в количественно ограниченном потоке руды, который в дальнейшем предполагается подвергать автономной переработке и обогащению для получения товарного асбеста. Обедненные по содержанию асбеста продукты, по мере их возникновения, предлагается либо сразу выводить из процесса, либо обрабатывать по укороченной технологии с минимальными затратами с целью до-извлечения асбеста и получения строительных материалов.
Вообще, минимизация капитальных затрат на внедрение предлагаемой технологии - одна из наших главных задач, поскольку мы прекрасно понимаем, что значительных отчислений на реконструкцию комбинат в настоящее время позволить себе не может.
Предпосылками для обоснования предлагаемого подхода к совершенствованию технологии являются:
- успешный опыт модернизации шахтной сушилки № 1 в ДСК-1;
- проведенные исследования по определению предельного минимального содержания асбеста в продуктах переработки на разных стадиях технологического цикла; так, например, установлено, что в ДСК экономически целесообразно выводить из руды продукты с содержанием асбеста до 0,6-0,8 %, так как, затраты на обработку таких продуктов до получения асбсста превышают его товарную стоимость;
- установление факта нерационального использования воздуха на извлечение и пневмотранспорт концентратов в рудном потоке цеха обогащения.
Сущность основных технологических решений но совершенствованию технологии
дек.
Предложения по совершенствованию технологии, как уже отмечалось выше, заключаются в более широком применении операций прсдобо1-ащсния на всех стадиях обработки руды. В роли таких операций выступают уже проверенные практикой совмещенные операции стадиального дробления и избирательного грохочения. С их помощью, как показывают исследования существующей технологии, в ДСК создается обогащенный продукт, который направляется в сушку, и обедненный продукт - товарный щебень ДСК. Извлечение асбеста в обогащенный продукт составляет 85-86 %, в щебень - 4-5 %. Остальной асбест находится в руде, поступающей в склады, минуя сушку. Такова существующая технология ДСК.
В 1999-2001 гг. в целях увеличения выхода концентрата сушки был выполнен ряд технических мероприятий на базовых сушилках. Не удовлетворяясь достигнутым, было принято решение
о модернизации олиой шахтной сушилки для повышения извлечения асбеста из сушилки, а также снижения удельных расходов топлива и электроэнергии на сушку руды.
Результат модернизации сушилки № 1 оправдал ожидания. Модернизированная шахтная сушилка обеспечивает увеличение производительности по сырой руде со 100-120 т/ч до 250 т/ч и увеличение выхода обогащенного продукта в виде чернового концентрата сушки с 3-5 т/ч до 25 т/ч. То есть, шахтная сушилка, наряду со своими основными функциями, достаточно эффективно обеспечивает предварительное обогащение руды. С уч&том этого факта разработаны и предложены решения по совершенствованию технологии ДСК.
В целях доизвлечения свободного и скрытого асбеста из руды после сушки дополнительно предложена операция классификации по классу 10-12 мм, выполняемая на вибрационном грохоте ГИС-52. Как показали исследования 2003 года, в класс -10 мм извлекается практически весь свободный асбест и порядка 75-85 % асбеста в скрытом состоянии. Предложено подрешетный продукт операции классификации и черновой концентрат сушки объединить в один продукт для дальнейшей совместной обработки в цехе обогащения.
Необходимо отметить, решение именно о таком использовании повышенного количества концентрата сушки принято после проработки нескольких вариантов. Например, прорабатывались варианты автономной обработки концентратов в цехе обогащения на отдельном участке, на II каскаде рудного потока, но после оценки капитальных затрат на внедрение такой технологии было решено принять за основу вариант совместной обработки концентратов сушки с узким классом просевной руды, как наиболее пригодный на практике.
Последовательные операции сушки и классификации руды позволят получить обогащенный продукт в количестве 700 т/ч с содержанием асбеста от 5,5 до 6 %. Обедненный поток руды ДСК, как предполагается, свободного асбеста содержать не будет, а скрытого в нем будет в пределах 1,0%.
Таким образом, благодаря модернизации сушилок и применению классификации сухой руды можно будет извлечь в обогащенный поток руды ориентировочно 80,0 % асбеста. Извлечение в обедненный поток руды составит 15,0 %, а 5 % - в щебень ДСК.
Разработанная в 2002 году и откорректированная по ряду позиций в 2003 году усовершенствованная схема ДСК рассчитана на производительность 2400 т/ч (это номинальная производительность ДСК) при содержании асбеста 2,0 %. Схема предусматривает:
а) получение щебня фр. 40-80 мм улучшенного качества по гранулометрическому составу в количестве 450 т/ч (18,8 % от исх.) за сч£т внедрения контрольной классификации щебня на вибрационных грохотах, по предложению специалистов фабрики;
б) интенсификацию процесса сушки посредством модернизации сушильных установок по опыту сушилки № 1, вследствие чего можно будет сократить количество сушилок с 10-12 до 6-8;
в) повышение эффективности классификации сухой руды в целях увеличения извлечения асбеста за сч£т применения в операциях классификации вибрационных грохотов, взамен прутковых грохотов;
г) формирование в процессе обработки руды двух разных по содержанию асбеста потоков руды для дальнейшей их раздельной обработки в цехе обогащения:
- обогащенный поток в количестве 700 т/ч (29,2 % от исх.) с содержанием асбеста 5,5-6,0 %, состоящий из: чернового концентрата сушки в количестве 200 т/ч с содержанием асбеста 12,0-13,0 %; полрешетного продукта (кл. -12 мм) операций классификации сухой руды в количестве 500 т/ч с содержанием асбеста 3,0-3,1 %;
- обедненный поток руды в количестве 1235 т/ч (51,5 % от исх.) с содержанием асбеста 0,6-1,0%.
Модернизация шахтных сушилок - наиболее затратная часть в предлагаемой технологии. Поэтому в качестве обоснования необходимости еС проведения следует отметить следующее.
Во-первых, модернизированная сушилка, как показывают исследования и практика эксплуатации, обеспечивает качественную сушку руды, гарантируя стабильное влагосодсржание, как в самих продуктах (сухой руде, концентрате), так и более равномерное содержание влаги в классах крупности сухой руды, в сравнении с базовыми сушилками, что для любой технологии сухого оботащения имеет первостепенное значение, поскольку предопределяет эффективность процесса.
уровень технологических показателей, потери асбеста и, в конечном итоге, выполнение производственной программы. Таким образом, это напрямую соотносится с вопросами ресурсосбережения.
Во-вторых, модернизированная сушилка благодаря повышенному извлечению свободного асбеста в концентрат создаёт предпосылки для более глубокого предварительного обо1ащгния руды в ДСК и развития дальнейшей технологии фабрики, в частности цеха обогащения, где за счёт концентрации асбеста предполагается значительно снизить эксплуатационные затраты, посредством вывода из работы части оборудования и повышения технологических показателей работы цеха
В-третьих, модернизированная сушилка обеспечивает снижение удельных расходов топлива и электроэнергии в сравнении с базовыми сушилками, что в условиях постоянного роста цен на топливно-энергетические ресурсы также имеет прямое отношение к снижению эксплутационных затрат.
Сущность основных технологических решений по совершенствованию технологии цеха обогащения.
В цехе обогащения подход к совершенствованию технологии базируется, главным образом, на установлении факга нерационального использования воздуха на пневмотранспорт в рудном потоке. Особенно это характерно для грохотов I каскада рудного потока
Для справки приведем сравнительное положение по количеству грохотов в рудном потоке и воздуха на извлечение черновых концентратов на фабрике ОАО «Оренбургские минералы» и участка № 1 фабрики ОАО «Ураласбсст».
На фабрике ОАО «Оренбургские минералы» по состоянию на 2002 год в рудном потоке при работе на двух секциях было 112 грохотав ГИД-1500, оснащенных узлами съема волокна. При расходе воздуха на одну систему ПТ в среднем 8 тыс. м3/ч, общий расход технологического воздуха составлял порядка 900 тыс. м3/ч. При этом фабрика производила свыше 300 тыс. тонн асбеста 3-6 групп, а общий расход волокна на выработку находился в пределах 650 юг/т.
На участке № 1 фабрики ОАО «Ураласбест» 120 грохотов ГИД-2000 со средним расходом воздуха на одну систему 12,0 тыс. м3/ч и 60 грохотов ГИД-1500 с расходом воздуха 8 тыс. м3/ч. Общий расход воздуха на извлечение и пневмотранспорт в рудном потоке составляет 1,92 млн м3/ч. При этом фабрика производит 320-340 тыс. тонн асбеста 2-6 групп, а расход волокна на выработку 750 кг/т.
Таким образом, удельный расход воздуха на извлечение 1 т волокна в рудном потоке на комбинате «Ураласбест» в 1,8 раза больше, чем на фабрике комбината «Оренбургские минералы».
В результате повышенного расхода воздуха и низкой концентрации асбеста в руде удельная нагрузка по свободному волокну на грохотах первого приема обогащения на участке составляет 0,94 т/ч. Для сравнения: на I секции участка № 2 фабрики ОАО «Ураласбест» удельная нагрузка -2,62 т/ч, на фабрике ОАО «Оренбургские минералы» - 1,68 т/ч.
Испытания 2002 года систем пневмотранспорта под нагрузкой в 6-ти операциях извлечения черновых концентратов рудного потока также выявили перерасход воздуха в 2-12 раз (по отдельным операциям) выше требуемой величины. Перерасход воздуха определяет критически низкую концагграцию аэросмеси (0,01-0,07 кг/м3) при рекомендуемой не менее 0,2 кг/м . В свою очередь низкая концентрация аэросмеси является причиной снижения эффективности осаждения волокна в циклонах и потерь его с выносами из них в пылеулавливающие установки.
Во изменение существующего положения предложено при обработке обогащенного потока руды сократить количество технологического воздуха за счёт снижения стадий количества извлечения концентратов. Для этого предложено направлять обогащенную руду непосредственно на второй каскад рудного потока при этом по предлагаемой схеме будет задействовано 80 грохотов ГИД-2000 и 20 грохотов ГИД-1500. Общий расход воздуха в рудном потоке составит 1,12 млн м3/ч.
Обедненный поток руды предлагается обрабатывать на I каскаде рудного потока. В 2002 году разработана технология обработки обедненного потока руды в условия* 1 каскада Она по компоновочным и технологическим решениям максимально приближена к существующей. Технология построена на применении новых грохотов конструкции ПКО ОАО «НИИпроектзсбест» -ГИД-2-2000-150 и ГИД-2-2000-125, которые успешно зарекомендовали себя на практике в операциях получения щебня в существующей технологии. Схемой предусмотрено получение двух
фракций щебня (20-40 мм и 5-20 мм) и п ром продукта для последующей доработки совместно с обогащенной рудой на II каскаде.
Вследствие реализации предлагаемой технологии появится возможность вывести из работы 90 грохотов ГИД и 40 дробилок ВМД с суммарной установленной мощностью 6730 кВт и двух вентиляторов «Блекман» с суммарной установленной мощностью 11 СЮ кВт.
Таким образом, предлагаемые решения позволят поэтапно в ДСК и рудном потоке вывести из процесса около 58-60 % обедненною продукта и высвободить часть технологического оборудования с установленной мощностью 7,83 МВт.
В свою очередь, концентрация асбеста в руде, поступающей на II каскад, позволит рационально использовать воздух на пневмэтранспорт, увеличить концентрацию смеси в системах ПТ и за счет этого снизить потери асбеста с выносами из циклонов в рукавные фильтры.
Вопросу определения возможности переработки руды с повыменным до 6 % содержанием асбеста были посвящены исслелования 2002-2003 гг. Основные результаты исследований представлены ниже.
В 2002 году в ходе предварительных исследований была установлена неготовность технологии 11 каскада к переработке руды с повышенным содержанием. Гак, в ходе экспериментальных исследований при переработке рулы с содержанием асбеста 4,88 % при производительности 57,5 т/ч извлечение асбеста составило 78,9 %, содержание асбеста в отходах - 0,92 %, в том числе скрытого - 0,38 %.
Основной причиной низких технологических показателей признаны неудовлетворительная конструкция воздухоприемников грохотов ГИД-2000 и сокращение стадий дробления с трбх по существующей технологии до двух по предлагаемой. Основные недостатки конструкции воздухоприемников заключаются в:
- неравномерном распределении скорости воздуха по длине отсасывающей щели;
- отсутствии разгонных участков в сопряжении воздухоприемников с магистральными воздуховодами.
В целях устранения отмеченных недостатков и повышения технологических показателей работы II каскада были разработаны, изготовлены и смонтированы модернизированные воздухопри-емники четырех грохотов ГИД-2000 одного из трактов. Для повышения вскрытия асбеста были проведены мероприятия по интенсификации режимов работы и совершенствованию конструктивных параметров дробилок ВМД.
Модернизированный воздухоприемник (рис. 1, а) представляет собой всасывающее устройство, выполненное в виде двух раструбов с крылышками вдоль отсасывающей щели. Длина каждого раструба составляет 970 мм, высста - 600 мм. Передняя торцевая стенка раструба выполнена из двух частей, соединенных шарниром, при этом высота нижней подвижной стенки составляет 200 мм, верхней неподвижной стенки - 400 мм. Шарнирное соединение двух частей стенки раструба позволяет изменять ширину отсасывающей щели от 80 до 150 ум.
Преимущества модернизированного воздухоприемника заключаются в следующем:
1. Он позволяет улучшить распределение скоростей воздуха по длине отсасывающей щели за счет смещения осей раструбов относительно отсасывающей разделительной поверхности грохота. Эпюра скоростей, приведенная на рис. 1, б, показывает, что в модернизированном воздухо-приемнике центр максимальных скоростей «разбит» на 2 смещенных между собой центра, благодаря чему увеличиваются скорости воздуха по краям воздухоприемника и снижается скорость в средней части, что позволяет эффективно отсасывать волокно с периферийной части поверхности грохота и не извлекать галю из средней части поверхности грохота.
2. Высота модернизированных воздухоприемников в 2,5 раза меньше, чем у базовых, что позволяет установить прямые разгонные участки в местах присоединения воздухоприемников к магистральным воздуховодам и, тем самым, повысить аэродинамическую и технологическую устойчивость системы пневмотранспорта за счйт придания продукту требуемой скорости транспортирования, предупреждающей осаждс! ие транспортируемых частиц в воздуховоде до циклона.
3. Благодаря телескопическому соединению и установке винтовых тяг с подъемными механизмами (форкопами) может осуществляться настройка и регулировка каждого воздухоприемника по высоте над декой грохота.
— йаю»ый »оиухолрмсммих ~молерипироммиый воиухолрисыимк
Рис. 1. Устройство для отсасывания волокна с грохота ГИД-2000 (а) и эпюры распределения скоростей во всасывающей щели (б)
4. Применение шарнирного соединения в торцевой стенке каждого воздухоприемника позволяет осуществлять регулирование ширины щели, при этом изменяется аэродинамический режим процесса отсасывания асбестового волокна с грохота.
Интенсификация режимов дробления заключалась в установке четвертого ряда молотков в дробилках первой стадии дробления (в существующей технологии все дробилки работают с тремя рядами молотков) и применении отбойных броней усовершенствованной конструкции (брони конструкции Пугачёва В. И.), имеющих успешный опыт эксплуатации на участке № 2 фабрики и ранее - на фабрике комбината «Кустанайасбест», на дробилках второй стадии дробления.
В 2003 году проведены экспериментальные исследования рудного потока при переработке обогащенной руды после выполнения указанных мероприятий.
Основные результаты сведены в нижеприведенной таблице.
Технологические показатели базовой и идеямиасчой технологии II каскала рулного потока до и после технических мероприятий по совершенствованию
Технология
Наименование показателей базовая предлагаемая
11роизводител ьиость, т/ч: по руде 57,5 55,0
по волокну 2,87 2,69
Содержание асбеста в руде. 4,88 4,89
| Общий выход концентрата. т/ч 6,9 8,9
% 12,0 16.2
в том числе, во II поток перечистки. т/ч 1.7 3,3
% 2,9 6,0
в III поток перечистки. т/ч 5,3 5,6
% 9,2 10,2
Содержание асбеста в концентрате. % 35,0 34,7
т/ч 2,00 3,09
Выход отходов, % 51,3 66,7
Содержание асбсста в отходах, % 0,92 0,27
Прирост асбеста. % П,7 19,6
Извлечение асбеста в концентрат. % 78,9 96,1
Вскрьггие, % 53,9 57,1
Сравнительный анализ технологических показателей работы тракта до совершенствования технологии (2002 г.) и после проведения работ по модернизации воздухоприемников и интенсификации режимов дробления (2003 г.) подтверждает правильность направления совершенствования и выполняемых технических мероприятий.
Выводы.
Установлена принципиальная возможность обработки обогащенного потока руды с содержанием асбеста до 5,5 % при производительности 50-60 г/ч на тракт по существующей технологии рудного потока II каскада с учетом модернизации воздухоприемников и интенсификации режимов дробления. При этом технология каскада обеспечивает устойчиво повышенные технологические показатели.
Суммарно, за счёт предлагаемых мероприятий по совершенствованию технологии и оборудования, фабрика может снизить эксплуатационные затраты на производство продукции на
17,7%.
