CC BY
67
2001
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ
СЕРИЯ: ГОРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Вып.12
V. ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 625 .75:625.3676
Е.Ф.Цыпин, В.Я.Потапов, А.Е Пелевин
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ АСБЕСТОВЫХ РУД-ЭФФЕКТИВНЫЙ ПУТЬ К ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ
О предварительном обогащении руд
Для промышленности большинства стран мира в настоящее время характерны следующие тенденции. С одной стороны, растет потребление природных ресурсов, что неизбежно вызывает рост масштабов и развитие технологий горно-обогатительного производства. Стремительный росл-горного производства, несмотря на достигнутый высокий уровень добычи минерального сырья, происходит по кривой с периодом удвоения 8-10 лет [10]. С другой стороны, по мере увеличения объемов истощаются запасы минеральных ресурсов и в эксплуатацию вовлекаются месторождения с более сложными горно-геологическими и горно-техническими условиями освоения, месторождения бедных и забалансовых руд. Рост производительности технологий добычи приводит к снижению селективности выемки горной массы.
В результате происходит снижение качества добываемого сырья: ухудшается текстурно-структурный состав, снижается обогатнмость, увеличивается содержание вредных примесей, и, что особо заметно, снижается содержание полезных компонентов [10, 18, 22, 23]. Например, содержание железа в добываемых в СССР железных рудах изменялось следующим образом [18]:
Год
Содержание железа, %
1955 48,7
40.7
1965
1975
36,5
1985
35.0
К середине 80-х годов содержание меди в добываемой в США медной руде за предыдущие 50 лет снизилось в 4 раза, к 2000 году ожидалось снижение содержания в рудах меди, свинца, цинка в 2-2,5 раза по сравнению с 1975 годом.
Увеличение объемов переработки и ухудшение качества руд приводит к изменению обогатительных технологий. Усложняются и удлиняются схемы измельчения и обогащения, используются более сложные еиды оборудования, реагентов. И, несмотря на рост единичной производительности оборудования, себестоимость производства концентратов постоянно возрастает. Для условий российских предприятий рост себестоимости усиливается и по причине завышения цен на энергоресурсы и перевозку. В связи со сказанным некоторые горно-обогатительные предприятия России стали малорентабельными или убыточными.
Компенсация ухудшения качества руд может быть осуществлена за счет усиления роли передела рудоподготовки, организации промежуточного звена между добычей и обогащением.
Предварительное обогащение - это часть рудоподготовки, рассматриваемая как совокупность процессов разделения горной массы на рудную массу и безрудные тела, дезинтеграции (дробления) рудной массы, подготовки с получением технологических классов крупности и с интенсификацией различий в физических свойствах компонентов, разделения рудной массы на продукты с преобладанием агрегатов рудных минералов (их может быть несколько) и породную массу, причем перечисленные процессы могут начинаться после отделения горной массы от массива и заканчиваться до первых предназначенных для раскрытия минералов операций. При этом обязательно хотя бы один из получаемых продуктов должен не являться конечным и должен перерабатываться в последующих стадиях традиционного (глубокого) обогащения.
Предварительное обогащение может быть осуществлено в несколько стадий: сразу после отбойки, после любой из стадий дробления - грэхочения, после первых стадий измельчения-классификации. Оно может осуществляться непосредственно на руднике: в забое или в других свободных местах шахт и карьеров, на территории рудника на РКС или в специальных цехах предварительного обогащения (рудосортировочные комплексы, отделения избирательного дробления - грохочения, отделения тяжслосрсдной сепарации и т.д.) либо может быть реализовано на обогатительной фабрике: в цехах дробления, измельчения или в отдельных рудосортировочных корпусах (здесь обычно применяется избирательное дробление - грохочение, радиометрическая сепарация, гравитация, магнитная сепарация, обогащение по трению, форме, упругости).
Принципиально существует возможность многократного вывода хвостов, получения концентратов после различных стадий рудоподготовки, раздельного обогащения руды различных технологических типов. Наиболее частым вариантом предварительного обогащения в настоящее время является такой, при котором предварительное обогащение применяется однократно после одной из стадий.
Для предварительного обогащения характерно неполное раскрытие минералов. В крупнокусковом материале в виде свободных зерен чаще находятся зерна породы, поскольку породная (преобладающая) фаза в руде представлена более крупными агрегатами и раскрывается в большей крупности [6, 9, 18, 25].
В зависимости от специфики руды, раскрытия фаз, содержания компонентов, обогатимости, кондиций на конечную продукцию обогатительного передела с помощью предварительного обогащения могут решаться следующие технологические задачи [24]:
- удаление породной массы в крупноку сковом виде;
- выделение кондиционных крупнокусковых концентратов;
- разделение на технологические типы и сорта, перерабатываемые в дальнейшем по различным технологическим схемам и режимам;
- удаление вредных для последующих технологий пород и минералов.
В технологическом смысле предварительная концентрация может дать дополнительно следующие преимущества:
- происходит усреднение состава руд, что благоприятно сказывается на показателях глубокого обогащения;
- может быть увеличен выпуск готовой продукции при неизменной производительности передела глубокого обогащения и увеличении содержания компонентов в руде после предварительного обогащения;
- увеличивается извлечение в последующей технологии и улучшается качество концентратов глубокого обогащения;
- возрастает суммарное извлечение полезных компонентов, а также качество, сортность, потребительские свойства готовых концентратов в переделе предварительного обогащения;
- появляется возможность рационального построения технологии глубокого обогащения при предварительном разделении руды на технологические типы;
- увеличивается комплексность использования сырья.
Экономические последствия предварительной концентрации заключаются в следующем:
- возможное увеличение производительности фабрики по сырой руде (в операциях рудоподготовки) с сохранением производительности цехов измельчения и традиционного обогащения за счет сброса крупнокусковых хвостов, вследствие чего следует ожидать увеличения объемов производимых фабрикой концентратов и стоимости реализуемой продукции;
- повышение качества концентратов, что увеличивает стоимость готовой продукции;
- снижение общих эксплуатационных расходов за счет уменьшения расходов электроэнергии, материалов, реагентов при последующем обогащении;
- уменьшение капитальных затрат на измельчение из-за более длительного срока службы оборудования, уменьшение числа мельниц благодаря выделению крупнокусковых хвостов, в составе которых чаще всего преобладает наиболее твердая и абразивная фаза руды;*
- снижение транспортных расходов на перевозку руды;
- возможность реализации новой товарной продукции - щебня;
- уменьшение затрат на хранение отходов, поскольку складирование кусковых хвостов дешевле хранения измельченных хвостов глубокого обогащения.
Целесообразность предварительного обогащения асбестовых руд
В настоящее время содержание асбсста в исходной руде Баженовского месторождения снижается. Так, в 70-х годах содержание асбеста составляло 3,2 %, в 90-х - 1,42%.
В связи с этим воз растает необходимое^ предварительного обогащения, так как оно позволяет вывести на первых этапах обогащения большую массу пустой породы. Операции дробления в процессе обогащения асбсста наиболее дорогие и энергоемкие, поэтому целесообразно выделять обедненную фракцию руды в дробильно-сортировочном комплексе (ДСК) в крупнокусковом виде.
Анализ зарубежной практики переработки асбестовых руд показывает, что применяют предварительное обогащения в целях снижения энергоемкости процесса даже для богатых по содержанию руд. Так, например, на канадских асбесто-обогатительных фабриках АОФ: «Лсйк Асбестос", "Джеффери-6", "Белл Асбестос", "Кери Канадиаи Майне" - с массовой долей асбсста в исходной руде от 3,6 до 4,78 % переработка ведется с использованием технологии предварительного обогащения различными методами: избирательное дробление - грохочение, магнитная сепарация, гравитационные методы обогащения. Такие приемы позволяют выделять от 19,6 до 50 % хвостов с массовой долей асбсста 0,2 %, при этом массовая доля асбсста в руде, поступающей в цех обогащения, повышается с 3,6 до 7 %.
Исследованию целесообразности применения предварительного обогащения для асбестовых руд в 70-80-е годы уделялось большое внимание. Так, М.А.Беловым [3] предложена методика экономического обоснования целесообразности выделения из технологического процесса классов руды с низким содержанием асбеста в цехах ДСК.
Суть методики заключается в определении максимально допустимой массовой доли асбеста в обедненных фракциях руды, выводимых из процесса обогащения. Выделение этих фракций будет экономически выгодным в том случае, если стоимость товарного асбсста, получаемого из одной тонны руды (класса), будет ниже или равна ссбсстсимости переработки.
Себестоимость предварительного обогащения может существенно отличаться на различных фабриках, что объясняется уровнем проектных решений, производительностью фабрики, поясными ценами на материалы и энергию.
Учитывая, что обогащение асбестовых руд - металлоемкое производство, удаление обедненных фракций в крупнокусковом виде не только снизит энергетические затраты, но и позволит увеличить сроки эксплуатации оборудования. Так, наиболее абразивная часть удаляется
из обогатительного передела, и одновременно повышается качество выпускаемой продукции из -за снижения запыленности асбестового волокна.
Дополнительный эффект - повышение ликвидности хвостов (щебня) за счет уменьшения содержания асбеста и продажа их как более качественного товарного щебня.
Рассмотрим пути создания ресурсосберегающей технологии обогащения асбестовых руд с использованием передела предварительного обогащения.
Дзя этого проанализируем специфику асбестовых руд, ее гранулометрический состав, раскрытие фаз, содержание асбеста по классам крупности, покусковую контрастность, обогатимость различными методами предварительной концентрации.
Распределение асбеста по классам крупности в продуктах дробления
При анализе содержаний асбеста в отдельных классах крупности установлены закономерности, проявляющиеся во всех без исключения рудах: свободное волокно концентрируется в мелких классах (-18+0 мм); содержание асбеста в мелких классах (чаще -18+0 мм) значительно выше, чем в крупных, а после I стадии дробления более высокое содержание асбеста, чем в средних классах, имеют самые крупные классы (+150 мм). Последнее объясняется недостаточным раскрытием асбеста после I стадии дробления и подтверждается тем, что по мере дробления содержание асбеста в классах от 150 до 75 мм после разных стадий (табл.1) возрастает.
Дзя определения гранулометрического состава были использованы пробы руд Баженовского месторождения, отобранные после I, II, III стадий дробления ДСК на фабриках комбината "У рал асбест", руды Актовракского месторождения, отобранные после II и III стадий дробления ДСК комбината «Туваасбест», дробленая руда Кисмбасвского месторождения.
Приведенные гранулометрические характеристики указывают на благоприятные классы для предварительного обогащения с целью удаления отвальных хвостов - это классы - 300+18 мм, для руды Кисмбасвского месторождения +6мм, начиная с первых стадии дробления.
Предварительное обогащение продуктов, включающих классы - 18+0 мм, а следовательно, содержащих свободное волокно, целесообразно осуществлять с целью вывода богатых черновых концентратов свободного волокна. Уже после I стадии дробления более 38 % (0,76/1,97) асбеста находится в свободном состоянии (см.табл.1).
Эти выводы справедливы Д1Я всех фабрик различных месторождений.
Предельная обогатимость на начальном этапе оценивалась по показателю контрастности. На следующем этапе строились кривые предельной обогатимости (контрастности), по которым определялся выход хвостов при ограничениях на массовую долю асбеста в них.
Исследования проводились в широком диапазоне крупности -400+18 мм на рудах различных месторождений. Пробы отбирались после различных стадий дробления. Значения показателя контрастности асбестовых руд (табл. 2) меняются в пределах 0,94 до 1,67, что
позволяет отнести асбестовые руды к контрастным, высококонтрастным и особо контрастным [11,12]. Это означает, что асбестовые руды являются весьма благоприятным объектом для предварительного обогащения.
Таблица 1
Результаты ситового анализа проб руд, отобранных в ДСК фабрик после различных стадии лробленни
Класс Выход. Массовая доля асбеста. % Распределение
крупносж. мм % свободного общего асбеста, %
1 2 3 4 5
Баженоьское месторождение. I стадия дробления
-300+150 2921 - 1,29 19,18
-150+100 1436 0,02 0,20 1,46
-100+75 7,37 0.04 0,45 1,68
-75+50 14.05 - 1,24 8,85
-50+35 5.98 - 1,14 3,46
-35+25 4,63 - 1,07 2,52
-25+18 N ОО 0,07 0,92 1,78
Итого
-300+18 79,48 0,01 0,97 38,93
-18+0 20.52 3,66 5.86 61.07
Всего: 100,0 0,76 1,97 100.0
II стадия дроб и'мия
-200+100 2,22 ■ 0.45 0,45
-100+75 8,31 - 0,66 2.48
-75+50 22,82 0,01 0,76 7,86
-50+35 15,97 0,04 1.28 9,26
-35+25 9,97 0,03 0,93 4,20
-25+18 9,97 0,07 1.30 5,87
Итого
-200+18 69,26 0,03 2.17 30,12
-18+0 30.74 3,96 5,02 69,88
Всего: 100,0 1,24 2.21 100,0
/ /I стадия дрЫ hernut
-100+50 32.9 U9 26,52
-50+35 25.8 1,08 17.41
-35+25 15.5 1.13 10,95
-25+18 9.5 1,18 7,01
-18+12,7 3.2 0,97 1,94
-12,7+8 3,3 0,04 0,96 2,28
Итого
-100+8 90.7 0.002 1.17 66,11
-8+0 9.3 3,96 5,83 33,89
Всего: 100,0 0,37 1,60 100,0
Актовракское месторождение, // стадия дробления
-150+75 11,78 - 0,44 3,11
-75+50 23,83 0,02 1,40 20,05
-50+25 26,73 0,01 0,76 12,17
-25+18 6,48 0,01 0,92 3,56
Итого
-150+18 68,82 0,01 0,94 38,89
-18-Ю 31,18 1,43 3,27 61,11
Всего: 100,3 0,46 1,67 100,0
'II стадия дроС 'пения
-50+25 37,03 0,02 1,57 31,97
-25+18 16,26 0,02 1,15 10,27
Итого
-50+18 53,25 0,02 1,44 42,24
-18+0 46,74 0,56 2,25 57,76
Всего: 100,0 0,27 1,82 100,0
Кие. чбаевское ж сторождение. III стадия с дробления
-100+50 18,32 ■ 1,12 5,39
-50+25 35,56 • 1,58 14,75
-25+18 7,52 - 1,95 3,85
-18+6 13,61 - 2,27 8,12
Итого
-100*6 75,01 - 1,63 32,11
-6+0 24,99 6,52 10,35 67,89
Всего: 100,0 1,63 3,81 100,0
Предельная обогатхшость асбестовых руд
Найденные по кривым контрастности разных руд предельные показатели обогащения при разделении по массовой доле асбеста также сведены в табл. 2.
Предельные показатели предварительного обогащения очень высоки и дают основания для разработки эффективных технологических решений.
Методы, аппараты и результаты технологических испытаний
Для предварительного обогащения в отечественной и зарубежной практике используются следующие методы: избирательное дробление - грохочение [26, 13] , магнитный [16, 17, 28]. Рассматривается вариант комбинированной магнитно-гравитационной (тяжелосрсдной)
технологии [28]. Ранее, в 30-е годы, применялся «русский» способ обогащения асбеста, основанный на различии в коэффициентах трения асбеста и Емсщающих пород [27]. Потенциальные перспективы имеют информационные методы разделения, например, одна из разновидностей фотометрическсго, поскольку один из геофизических методов каротажа скважин с целью оценки запасов асбеста основан на различии оптических свойств асбеста и породы [4, 5].
Из отмеченных методов в настоящее время наиболее широко используется избирательное дробление - грохочение. На некоторых обогатительных фабриках Канады для предварительного обогащения используется магнитная сепарация. «Русский» способ обогащения асбеста не используется. Информационные методы также пока применения в практике обогащения асбестовых руд не нашли.
Преимущество ударного дробления для избирательного раскрытия асбеста известно [20, 21]. За рубежом имеется большой опыт использования ударных дробилок в ДСК. Благодаря этому вскрытие асбеста происходит в большей крупности и предварительное обогащение с использованием грохочения становится возможным еще в ДСК. В России ударные дробилки используют в цехах обогащения, и потому большая часть хвостов (уже не предварительного, а основного обогащения) выводится именно из цехов обогащения.
Для обоснования целесообразности применения ударного дробления в ДСК и вывода после этого отвальных хвостов грохочением в условиях АОФ ВНИИпросктасбсста проведены крупнотоннажные испытания [8]. Объектом исследований явились пробы руды, отобранные на Южном руднике комбината «Ураласбест», с преобладанием следующих типов асбсстоносности: отороченные жилы; крупная сетка; мелкая сетка и мелкопрожил. Масса отобранных проб по 50-60 т. Пробы руды каждого типа раздроблены на щековой дробилке в условиях опытной асбестовой фабрики до крупности - 40 ; - 70 ; - 110 мм.
Дополнительно из этих продуктов выделены классы: -40+10 ; -70+10 мм. Эксперимент по изучению влияния типа асбсстоносности на избирательность разрушения асбестовых руд выполнен на роторной (ударно-отражательной) дробилке СМД-75А. В отдельных опытах варьировались размеры щелей между билами ротора и отбойными плитами (40 и 22 мм; 50 и 30 мм; 70 и 40 мм) и скорость вращения ротора (28 и 42 м/с), в ряде случаев применялось предварительное удаление из руды мелких классов.
В табл.3 представлены усредненные по всем опытам результаты дробления по режимам и крупностям руд различной асбсстоносности.
Анализируя результаты спытов, можно отметить следующее.
Дтя достижения максимального эффекта при использовании избирательного дробления с последующим выводом бедных фракций методом грохочения необходима раздельная переработка руд различной асбсстоносности. Это позволит получить большее количество отвальных хвостов.
Показатели контрастности и предельные показатели предварительного обогащении асбестовых рул
Таблица 2
Тип руды Класс Стадия Массовая Хвосты Концентрат Значение
крупности, мм дробления ДСК доля асбеста, % ВЫХОД. % массовая доля асбеста, % К1ВЛСЧСНИС асбеста. ВЫХОД. % массовая доля асбсста. % извлечение асбеста. показателя контрастности, от.ед.
Бажсновскос -400+150 I 0,94 85 0,42 37,98 15 3.89 62,02 1Д2
месторождение, -150+100 II 0,45 99 0,42 92,40 1 3,42 7,60 1,07
фабрика №5, комбинат -100+75 II 0,41 95 0,3 69,51 5 2.50 30,49 из
"Ураласбест" -75+50 II 0,40 98 0.3 75,38 2 4.80 24,62 1,57
Фабрика №4, комбинат -75+50 III 0,38 98 0,3 77,37 2 4.30 22.63 1.38
"Ураласбест" -50+35 III 0,71 92 0,42 54,42 8 4,05 45,58 1,20
Киембасвскос -70+30 III 1,00 96 0,8 76,80 4 5,80 23,20 0,94
месторождение,, ком- -70+30 III 1,00 90 0.6 54,0 10 4,60 46.00
бинат "Орсн-
бургасбест"
Актовракское -100+75 II 0,29 97 0,20 66,90 3 3,2 33,10 1,42
месторождение. -50+25 II 0,95 92 0.42 40,67 8 7,05 59,33 1Д6
комбинат "Туваасбест" -50+25 1П 1,25 82 0,42 27,55 18 5,03 72.45 1.12
-25+18 ш 1.11 89 0,42 33,68 11 6,69 66,32 1,27
Таблица 3
Результаты лроблення асбестовых руд в роторной дробилке СМД-75А
Класс крупности исходной руды, мм Тип асбсстонос ности • Скорость вращения ротора, м/с Массовая ДОЛЯ асбеста. % Степень дробления, ота.ед. Выход фракции с <9 5 0.5% Выход самой бедной фракции % если Э > 0.5% Массовая доля асбеста в бедной фракции Э,%
Усредненные по всем опытам МП и МС 1,93 3,47 61,95 - 0.42
КС 3,61 3.25 - Г., 86 1,66
ОЖ 3,32 3,44 - 14,33 0,54
• МП и МС - мелкопрожнл и мелкая сспса; КС - крупная сспса; ОЖ - отороченные жилы.
Избирательность разрушения асбестовой руды с точки зрения ее подготовки к дальнейшему предварительному обогащению в наибольшей степени проявляется для асбсстоносности типа «мелкая сетка» и «мелкопрожил», а также для отороченных жил. Руда типа «крупная сетка» в меньшей степени обладает склонностью к избирательному разрушению. Для руды с асбсстоносностью типа «мелкая сетка» и «мелкопрожил» практически всегда можно получить хвосты с массовой долей асбеста менее 0,5 %, а для руды с асбсстоносностью «отороченные жилы» - в ряде случаев. Однако, если массовую долю асбеста в хвостах увеличить до 0,6 %, то отвальные хвосты методом грохочения для руды с асбсстоносностью типа «отороченные жилы».
Для избирательного разрушения лучше использовать дробилки ударного действия на более ранних стадиях рудоподготовки..
Предварительное удаление мелких классов крупности перед дроблением положительно сказывается на избирательности разрушения.
Исследования по обогащению асбестовых руд магнитным методом (17, 7, 19] проводились в условиях АОФ ВНИИпросктасбсста на промышленном сепараторе ЭБС - 80/170 с напряженностью магнитного поля 190 кА/м, модернизированном в электромагнитный шкив с верхним питанием. Обогащению подвергались руды разных месторождений, обогащаемые на разных обогатительных фабриках комбината «Ураласбест». Пробы отбирались после различных стадий дробления. Опыты проводились с рудой разных классов крупности. Варьируемым параметром сепаратора являлось положение шибера, из опытов с разным положением шибера
выбирались лучшие по выходу хвостов (немагнитного продукта) при приемлемом содержании асбеста в них. Результаты отдельных опытов приведены в табл.4.
Таблица 4
Результаты магнитной сепарации руд Бажсновского месторождения
Наименование Выход. % Массовая деля Извлечение Массовая доля
продукта асбеста, % асбеста, % магнетита. %
Точка отбора проб: посче III стадии дробления ДСК фабрики Л& 4
Класс -75+40 мм
Магнитный 26,5 2,78 82,03 14,7
Немагнитный 73.5 0,22 17,97 2.5
Исходный 100,0 0.90 100,0 5,7
Класс -40+20 м>
Магнитный 73,2 1,28 90,90 4,1
Немагнитный 26,8 0.35 9,10 U
Исходный 100,0 1,03 100,0 3,3
Класс -20+10 м.\ i
Man ситный 77,1 1,30 95,56 1.9
Немаггопиый 22,9 0,21 4,54 U
Исходный 100.0 1.06 100,0 1,7
Точка от< 5ора проб: пс кле II стадии дрЫ пения ДСК фабр >ики № 5
Класс -75+5Э мм
Магнитный 39,6 1,74 61,91 7,47
Немагнитный 60,4 0,70 38,09 1,79
Исходный 100,0 1.П 100,0 4,04
Класс -50+25 мм
Магнитный 65,0 1,96 86,08 4,84
Немагнитный 35,0 0,59 13,92 1,41
Исходный 100,0 1,48 100,0 3,64
Класс-25+18 мм
Магнитный 52,7 1,61 75,76 9,92
Немапштный 47,3 0,57 24,24 2,18
Исходный 100,0 1,12 100,0 6,26
I. отбора проб щебень Kiacca -4 0+5 мм фабрики №6
Маггопный 43.3 U3 70,02 6,19
Немагнитный 56,7 0,37 29,98 2,29
Исходный 100,0 0,70 100,0 3,98
Магнтный 36.9 1,80 71,50 7,23
Немагштсый 63,1 0,42 28,50 1,89
ИСХОДНЫЙ 100,0 0,93 100.0 3,86
Мапштный 64,5 1,18 88.44 8.67
Немагнитный 35,5 0,28 11,56 0,70
Исходный 100,0 0,86 100,0 5,84
Обобщая результаты испытаний, можно утверждать, что для любой из изученных руд магнитная сепарация является эффективным методом предварительного обогащения. Среди фабрик АО «У раласбест» лучших результатов разделения удалось добиться на продуктах, перерабатываемых на фабриках № 4 и № 6, причем исследуемым продуктом фабрики № 6 был щебень класса -40+5 мм, не используемый для получения асбсста. В данном случае магнитная сепарация может рассматриваться как контрольная операция для деизвлечения асбсста из удаляемого щебня.
Для достижения наилучших результатов необходимо, чтобы обогащаемый матер пап в рабочей зоне сепаратора (шкива) располагался в один слой. Для увеличения крупности обогащаемой руды и повышения эффективности обогащения необходимы сепараторы с напряженностью магнитного поля больше 160-190 кА/м (уровень ЭБС-80/170). Другим путем повышения эффективности магнитной сепарации является использование специальных конструкций сепараторов: электромагнитного с установкой ферромагнитных шунтов над разделительным барабаном (2], магнитного шкива со специальной лентой с поперечными ребрами [1), магнитного шкивногос плоской намагничивающей системой, расположенной вдоль питающей транспортерной ленты (15], которые разработаны при изучении закономерностей магнитной сепарации асбестовой руды.
Макет фотометрического сепаратора (ФС) разработан с участием ВНИИпросктасбсста
Технологические испытания макета фотометрического сепаратора проведены в условиях АОФ ВНИИпроектасбеста на руде классов +150 и -150+75 мм. Эти классы выбраны потому, что фотометрическая сепарация в условиях высокопроизводительных асбесто-обогатительных фабрик оправдана лишь на крупных классах после I или II стадий дробления.
Полученные показатели (табл.5) являются очень высокими. Несомненно, фотометрический метод предварительного обогащения асбестовых руд в реализованном варианте является одним из наиболее перспективных среди методов предварительного обогащения асбестовых руд. Его достоинствами по сравнению с прочими является возможность вывода породных фракций после I и II стадий дробления без дополнительных затрат на их дробление в последующих стадиях. Именно этот метод дает максимальные и теоретические, и экспериментально достигаемые значения выхода отвальных хвостов. Предложенный макет может явиться прототипом промышлейного образца фотометрического сепаратора для асбестовых руд, отличающегося от известных сепараторов алгоритмом определения содержания компонента в куске при жильном характере минерализации компонента.
В основу разработки фрикционного барабанно-полочного сепаратора положены результаты теоретических исследований имитационного моделирования процесса разделения по трению и упругости.
В условиях опытной фабрики проведены многочисленные испытания этого аппарата на разных проду ктах фабрик комбината «Ураласбест» [14].
Таблица 5
Результаты фотометрической сепарации продуктов
. Средняя Концентрат Хвосты
массовая выход к массовая »влечение выход массовая извлечение
Класс, мм Масса. ДОЛЯ операции, доля асбеста, % к операции. доля асбеста. %
кг асбесгв.% % асбеста. % Ч асбеста, %
+150 454,3 0,94 31,8 2,14 72,4 68,2 038 27,6
-150+75 337,8 0,44 21,4 0,88 42,8 78,6 032 57,2
Варьировались крупность продуктов, материал полки и барабана, его диаметр О и частота вращения п, положение полки относительно барабана (а - угол наклона полки, Ь, Н -соответственно горизонтальное и вертикальное смещения нижнего края полки относительно верхней точки барабана). Эксперименты проводились и при случайном переборе сочетаний параметров сепаратора, и при их варьировании в соответствии с факторным планированием. Обобщение результатов позволило выделить лучшие режимы (результаты приведены в табл.6). Такой аппарат может быть применен после завершающей стадии дробления в ДСК для выделения чернового асбестового концентрата, который направляется в узел переработки черновых концентратов цеха обогащения.
Обогащаемые продукты имели содержание свободного асбеста в руде иг 0,3 до 1,8 %.
Технологические решения
Рудоподготовка асбестовых руд должна проводиться обязательно с использованием предварительного обогащения. Рассмотренные в работе методы в разных вариантах могут быть использованы. Так, применение ударных дробилок в ДСК усиливает избирательность разрушения у руд с преобладанием типов асбестоносности «отороченные жилы» и особенно «мелкая сетка» и «мелкопрожил» При организации раздельной переработки руд грохочение может стать более эффективным методом предварительного грохочения по сравнению с тем, каким оно является сейчас.
Прочие из рассмотренных методов применимы в разной крупности. Так, фотометрическая сепарация особо эффективна для крупных классов после I или II стадии дробления. Она может применяться как единственная операция предварительного обогащения, выводящая в хвосты 68-78 % от питания операции (выход хвостов к руде 20-23,5 %) при содержании асбеста в исходном 0,88-2,14 % и в хвостах 0,32-0,38 %.
Таблица 6
Лучшие показатели разделения продукта крупности -40-И) мм при различном сочетании покрытий разгонной плоскости и барабана
Материал Продукт Выход Массовая доля Диаметр Частота L.
районной барабана разделения продукта. свободного бараба- вращения см
плоскости % волокна на. мм барабана.
+0.5 мм. % обмин
Сталь Сталь Концентрат 8,98 15.57 800 108 45
Хвосты 91.02 0.30
Итого: 100,0 1,68
Резина Резина Концетрат 6,3 8,24 500 66 35
Хвосты 93,7 0,30
Итого: 100,0 0,80
Резина Сталь Коице1прат 5,61 15,63 800 108 35
Хвосты 94,39 0.30
Итого: 100,0 1,16
Сталь Резина Концентрат 9,63 11,31 800 66 45
Хвосты 90,37 0,30
Итого: 100,0 1,36
Магнитная сепарация является одним из наиболее разработанных методов предварительного обогащения. Ее широкое применение в асбестовой промышленности становится наиболее актуальным и реальным. Одним из наилучших вариантов се использования может быть установка магнитных сепараторов для доизвлечения асбестосодержащих кусков из выделяемого грохочением щебня, особенно крупного, фракции -70+40 и -40+20 мм, которые асбестовыми фабриками без магнитной сепарации выделяться не могут. В то же время эти фракции являются более ликвидными. Применение магнитной сепарации в этом случае целесообразно после II и III стадий дробления в крупности -75-30(20) мм. Актуальным и легко реализуемым может явиться применение магнитной сепарации для контрольного обогащения выделяемого в настоящее время щебня на фабрике № 6 АО «Ураласбсст». Потери асбеста могут быть снижены на 70-90 % ( к операции).
В случае применения в ДСК ударного дробления в IV стадии может стать эффективной сепарация по трению и упругости, позволяющая выделить в ДСК черновой концентрат с содержанием свободного асбеста 8-15 %, выход его составляет 10-15 % от операции из проду ктов крупностью - 40(30)+0 мм.
Концентрат, минуя несколько стадий цеха обогащения, может быть подан в узел обработки черновых концентратов или может перерабатываться отдельно в специальной линии получения особо чистых по пыли концентратов.
Если предварительное обогащение применить в нескольких стадиях рудоподготовки, его суммарная эффективность (выход выделяемых крупнокусковых хвостов) увеличится. Такому многостадиальному комбинированному предварительному обогащению способствует высокая контрастность руд, начиная с первых стадий дробления, и наибольшая эффективность применения каждого из рассмотренных методов в различной крупности. Фотометрическая сепарация предпочтительна в наибольшей крупности, магнитная сепарация - в средней на надрешетных продуктах грохочения, а сепарация по трению и упругости после ударного дробления - в наименьшей.
В соответствии со сказанным для асбссто-обогатитсяьных фабрик может быть предложена комбинированная технология предварительного обогащения (см.рисунок).
Исхогнм руд»
I
Дробление I
Грохочение I
ЧермоаоЯ
Хвосты и* грохочение Концентрат
с »деление* стандартны* „релааритскиого -»--
-фруии" скв"--обобщение Смад сухой
РУДУ_
П не* обогащения
Принципиальная схема рудоподготовки асбестовой руды с использованием нескольких приемов предварительного обогащения
В технологической схеме предварительного обогащения после 1 стадии дробления руда разделяется грохочением I на 4 класса, два из которых (-300+150 и -150+75 мм) направляются на фотометрическую сепарацию в двух машинных классах. Концентраты дробятся во II и III стадиях дробления, а затем подвергаются грохочению II по крупности 30 мм. Надрешетный продукт (+30 мм) объединяется с классом -75+30 мм грохочения I и направляется на магнитную сепарацию, после которой выделяются в качестве немагнитного продукта бедные фракции. Вместе с хвостами фотометрической сепарации они могут быть направлены на дробление и грохочение с выделением стандартных фракций щебня. Магнитный продукт дробится в IV стадии (на ударной дробилке) и направляется на сепарацию по трению и упругости, в которой выделяется черновой концентрат предварительного обогащения.
Подрешстный продукт -30+0 мм грохочения II объединяется с классом 30+0 мм грохочения I и направляется на сушку, после которой объединяется с промпродуктом сепарации по трению и упругости (для данной операции это хвосты) в складе сухой руды.
Такая технология может позволить в предварительной стадии выделить до 50 % хвостов с существенно меньшими, чем наблюдающиеся в настоящее время при удалении хвостов грохочением, потерями асбеста.
Оценка экономических преимуществ
Экономический эффект от использования предварительного обогащения с целью удаления крупнокусковых хвостов в наиболее общем случае может быть достигнут посредством снижения себестоимости переработки руды (во многом за счет энергосбережения), увеличения производительности фабрики по руде, увеличения извлечения полезных компонентов в концентрат и повышения их качества, выдачи хвостов предварительного обогащения в виде товарной продукции (щебня), снижения транспортных расходов, продления сроков службы рудника.
Снижение себестоимости переработки в нашем случае достигается благодаря удалению крупнокусковых хвостов из дальнейшей переработки, при этом снижаются затраты на производство товарной продукции, а следовательно, затраты на мелкое дробление и последующее глубокое обогащение.
Оценка в первом приближении экономической эффективности, проведенная по результатам применения ДСК комбинированной схемы для технологии предварительной концентрации асбестовых руд Баженовского месторождения для АОФ с годовой производительностью 12000 тыс. тонн, показала, что данным методом можно выделять до 46,24 % обедненной фракции с массовой долей асбеста 0,28 %. Обедненная фракция выводится из технологического потока и используется как качественный щебень с пониженной массовой долей асбеста.
Вывод обедненной фракции из ДСК приведет к сокращению затрат на производство товарной продукции. При этом из схемы ДСК могут быть исключены: 1 дробилка КСД (с мощностью двигателя N =160 кВт), две дробилки КМД 2200 (N =250 кВт) и восемь дробилок КМД-1750 (W = 160 кВт) с общей мощностью 2030 кВт. Установка дополнительного оборудования для предварительного обогащения (грохотов, фотометрических сепараторов магнитных и барабанно-полочных сепараторов, дробилок СМД - 94) увеличивает установленную мощность на 718 кВт. Снижение установленной мощности составляет 1312 кВт.
В ценах 1999 г. при стоимости электроэнергии 0,216 руб./кВт.ч и плате за установленную мощность 71 руб. в месяц за кВт при 6000 часов работы в год снижение затрат на электроэнергию составит 2818, 176 тыс. руб.
Значительный вклад в суммарную экономию вносит снижение потерь асбеста с хвостами, а следовательно, увеличение его извлечения в концентрат, рост количества готовой продукции, улучшение качества щебня.
Годовая экономия с учетом всех затрат и преимуществ от использования комбинированной технологической схемы предварительного обогащения равна 10491,44 тыс. руб.
Выводы
Асбестовые руды имеют высокую предельную обогатимость в круп не кусковом виде, для отдельных классов выход отвальных хвостов может превышать 90 % к операции. Для них характерно неравномерное распределение асбеста по классам крупности с его концентрацией в мелких классах.
Предварительное обогащение асбестовых руд может осуществляться избирательным дроблением - грохочением, магнитной сепарацией, фотометрической сепарацией, сепарацией по трению и упругости. Фотометрическая сепарация становится возможной при целенаправленном формировании комбинированного признака, учитывающего специфическую минерализацию
асбестовых руд.
Целенаправленное формирование признака разделения используется при ударном дроблении асбестовых руд, имеющем выраженный избирательный характер, в разной степени проявляющийся для руд с различными типами асбестоносности.
Фотометрический и фрикционный барабанно-полочный сепараторы испытаны в условиях опытной обогатительной фабрики института «ВНИИпроектасбест». Испытания показали, что фотометрическая сепарация позволяет в классах -300+150 и -150+75 мм выделить отвальные хвосты с показателями: выход хвостов 68,2-78,6 %, содержание асбеста в хвостах 0,38-0,32 %. Фрикционный сепаратор обеспечивает выделение чернового концентрата предварительного обогащения с содержанием свободного волокна от 8 до 16 % для класса -40+0 мм.
Предварительное обогащение асбестовых руд может осуществляться при использовании
одного из методов разделения: фотометрического, магнитного, избирательного дробления -грохочения, по трению и упругости, а также при любом их сочетании. Наибольший выход хвостов и выделение чернового концентрата предварительного обогащения обеспечивает комбинированная схема, включающая фотометрическую сепарацию, магнитную сепарацию, избирательное ударное дробление, разделение по трению и упругости.
Экономический эффект от использования предварительного обогащения асбестовых руд для АОФ с годовой производительностью 12000 тыс. тонн составляет более 10 млн. руб. за счет снижения затрат на производство товарной продукции, увеличения выпуска готовой продукции, и производства новой продукции (щебня). В том числе экономия от энсргоресурсов составит 2818,176 тыс. руб.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. А.С. 173128 СССР, МКИ ВОЗС1/Ю. Магнитный сепаратор / Пелевин А.Е., Цыпин ЕФ.. Балабасва Л .M и др. - 5 с.
2. А.С. 1602576 СССР, МКИ ВОЗС1/Ю Электромагнитный сепаратор / Пелевин А.Е., Цыпин Е.Ф., Шалюгина В. А. и др. - 2 с.
3. Белов М.А. Экономическое обоснование целесообразности выделения из технологического процесса классов руды с низким содержанием асбеста в цехах ДСК // Технология обогащения: Сб. научных трудов ВНИИпросктасбсст. - Асбест, 1970. - С. 63-68.
4. Волковсцкин C.B., Зернов В.Г. О нскоюрых оптических евойС1вах .vpn toiил-асбесiовы.ч руд // Научные труды ВНИИпроектасбест. - Асбест. 1972. - Вып. 14. - С.5-10.
5. Волковсцкин C.B., Распутин Н.В. Автоматизация измерения в методе оптического каротажа при оценке содержаний хризотил-асбеста // Исследование в области техники обогащения асбестовых руд: Сб научных трудов ВНИИпросктасбсст. - Асбест. 1986. - С.98-103.
6. Годен А.М. Основы обогащения полезных ископаемых: Пер. с англ. - М.: ТНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1946. - 535 с.
7. Значение прелварнтельной концентрации асбестовых руд / Цыпин Е.Ф., Пелевин А.Е., Лавник В.Я. и др. // Строительные материалы. - 1988. - №7. - С. 16-18.
8. Избирательность разрушения асбестовых руд различной асбестоносностн и возможность их предварительного обогащения / Цыпин Е.Ф.. Пелевин А.Е., Шалюгина В.А. и др. // Изв. вузов. Горный журнал. - 2000. - X« 4. - С. 139 - 143.
9. Козин В.З., Нестерова Т.В. Формулы раскрытия фаз и образования сростков при разру шении ку сков руды // Изв. вузов. Горный журнал. - 1995. - №9. - С. 131-136.
10. Ласкорин Б.Н., Барский Л.А., Персии В.З. Безотходная технология переработки минерального сырья. Системный анализ. - М.: Недра. 1984. - 334 с.
11. Мокроусов В.А. Контрастность руд ее определение и использование при оценке обогатимости // Минеральное сырье. -Вып. 1- М.. 1960. -С.316-319.
12. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд - М.:
Недра. 1979. - 192 с.
13. Научно-технический прогресс в асбестовой промышленности СССР / Под ред. Б. А. Сонина . -М.: Недра. 1988. -300 с.
14. Оптимизации конструктивных параметров барабанного фрикционного сепаратора / Цыпин Е.Ф.. Пелевин А.Е., Потапов B.Ä. и др. // Известия УГИ. Серия: Горная электромеханика. - 1993. - № 4.-С. 115-120.
15. Патент 2014148 РФ, МКИ ВОЗС1/Ю. Магнитный сепаратор / Пелевин А.Е., Цыпин Е.Ф., Псрмикина О. А. и др. - 4 с.
16. Патент США 3493108 МКН4 B03C1/00. Способ переработки асбестовой руды / Мартинсц Э. (США). - 4 с.
УДК 622.273:622.68:622.232.1.57
И.Ю. Илатовскин, A.A. Петере, Е.Г. Щавлев, A.B. Юлии« Г.Я. Кошев, В.А. Мальцев
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДГОТОВКИ КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Известняк вместе с каменной солью, углем и серой входит в «большую четверку» минерального сырья, используемого в химической промышленности |1].
К одному из крупных и достаточно сложных для отработки открытым способом относится Чаньвинское месторождение известняков.
Чаньвинское месторождение является сырьевой базой для содового производства на Берсзниковском содовом заводе в Пермской области. Подготовка карбонатного сырья в виде «химкамня» осуществляется Чаньвинским карьером. В состав карьера входят горно-добычной участок, ведущий разработку Костанокского участка месторождения, дробильно-сортировочная фабрика, отвал вскрышных пород и отвал отходов ДСФ (рис.1). Известняк является единственным полезным ископаемым, добываемым на карьере. Известняк очень чистый: по данным детальной разведки и доразведки центральной части карьера среднее содержание СаСОэ в известняках составляет 98,12 , MgCOj - 0.86, SiO: - 0,31, R:03 - 0,20 %.
Для Чаньвинского месторождения известняков ГКЗ СССР были утверждены следующие постоянные кондиции: СаСОз - не менее 94; MgC03 - не более 4 ; S1O2 - 2, 5, R2O3 - не более 1,5 ; бортовое содержание СаС05 - 92 %. В соответствие со стандартом предприятия известняк, поступающий на ДСФ должен иметь линейные размеры куска до 1,2 м; глинистых включений не
