что такое железорудный концентрат
Железорудный концентрат
Выработка стали — не такой уж простой в технологическом отношении процесс. Он состоит из ряда стадий, большое значение среди которых имеет выпуск железорудных концентратов. Концентратами в металлургии называют обогащённое порошкообразное сырьё, которое нужно довести до состояния агломерата. Агломерированные (спечённые в крупные куски) руды металлов пригодны уже для обработки в домнах.
Собственно железорудный концентрат представляет собой сильно обогащённую руду, в которой много железа. На горно-обогатительных комбинатах могут добиться концентрации железа в готовом продукте в 85 и даже в 90 %.
Однако чаще всего на реализацию поступает руда с содержанием железа 60 или 65 %. Она микрогранулирована (частицы порошка не более пяти сотых миллиметра). По удельной массе нужного вещества это уже неплохое сырьё, однако, на практике производят ещё дополнительное спекание, чтобы можно было удобнее перевозить, хранить и использовать концентрат, вернее, уже агломерат.
На самой ранней стадии железную руду дробят, а затем при помощи магнитного разделения, извлекают самые ценные частицы. При этом содержание железа в одном и том же объёме может быть поднято вдвое.
Поскольку других производственных операций, кроме раздробления и магнитной сортировки при выпуске железорудного концентрата не применяют, он может иметь различный состав. В средней полосе России расположено больше всего обогатительных комбинатов. В их концентрате могут присутствовать как чистое железо (до 65 %), так и его оксиды — до 63 %. Есть там обязательно и примеси: оксиды магния, марганца, кальция, кремния, калия и натрия.
Само железо и улучшающие его качество элементы оцениваются как положительные по своему характеру примеси; в то же время, наличие меди, цинка, натрия, кремния, кальция, алюминия, магния заметно снижает качество железорудного концентрата. Если в нём присутствует медь, то выплавленное железо будет красноломким. Цинк делает саму плавку более трудоёмкой. А кремний, кальций, магний — способствуют усиленному образованию металлургических отходов (шлаков).
Так как железорудный концентрат предназначен для плавки стали, его минералогический состав должен соответствовать определённым требованиям. Они определяются сообразно тому переделу, которому нужно подвергнуть данную партию металла. Кроме агломерационного, выделяют ещё аризонитовый, ильменитовый, коллективный (равная концентрация нескольких металлов), гравитационный (есть частицы кварцевых и сульфидных включений), нефелиновый и некоторые другие сорта.
Для получения железа в основном используется агломерационный концентрат, который лучше всего спекается, давая высокосортный агломерат. Но и другие виды данного сырья находят своё применение в современной металлургии, хотя они и представляют собой более нишевый продукт. Выделяют ещё первичный концентрат, который нуждается в дополнительной обработке, прежде чем станет пригодным для каких-либо целей.
Что такое железорудный концентрат
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПРОДУКЦИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНАЯ И МАРГАНЦЕВОРУДНАЯ
Термины и определения
Iron and manganese ore products.
Terms and definitions
Дата введения 1986-01-01
РАЗРАБОТАН Министерством черной металлургии СССР
В.А.Арсентьев, канд. техн. наук; В.П.Маковей; Д.В.Перлин; Н.А.Тихонова
ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
Член Коллегии В.Г.Антипин
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 марта 1985 г. N 800
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29.03.91 N 347 с 01.10.91
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 6 1991 год
Настоящий стандарт устанавливает термины и определения понятий в области железорудной и марганцеворудной продукции по видам, подвидам и минералогическим типам, свойств продукции и контроля ее качества.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Применение терминов-синонимов стандартизованного термина не допускается.
Приведенные определения можно, при необходимости, изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значение используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.
В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты стандартизованных терминов на английском языке.
В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их иностранных эквивалентов.
ВИДЫ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ И МАРГАНЦЕВОРУДНОЙ ПРОДУКЦИИ
1. Железорудная (марганцеворудная) продукция
Iron (manganese) ore products
Продукция, полученная в результате добычи, подготовки и переработки железной (марганцевой) руды
2. Вид железорудной (марганцеворудной) продукции
Sort of iron (manganese) ore products
Железорудная (марганцеворудная) продукция, полученная добычей или одним из способов ее переработки.
Примечание. Способами переработки железорудной (марганцеворудной) продукции являются обогащение, агломерация, окомкование, брикетирование
3. Подвид железорудной продукции
Subsort of iron ore products
Железорудная продукция одного вида, отличающаяся по установленным признакам в соответствии с областью применения
4. Подвид марганцеворудной продукции
Subsort of manganese ore products
Марганцеворудная продукция одного вида, отличающаяся по массовой доле основного компонента.
Примечание. Подвиды устанавливаются для марганцеворудных концентратов
5. Минералогический тип железорудной (марганцеворудной) продукции
Mineralogical type of iron (manganese) ore products
Железорудная (марганцеворудная) продукция, отличающаяся содержанием в ней основного железосодержащего (марганецсодержащего) минерала.
Примечание. Минералогические типы устанавливаются для железных и марганцевых руд и их концентратов
6. Группа марганцеворудной продукции
Group of manganese ore products
Марганцеворудная продукция, отличающаяся по установленным признакам в соответствии с областью применения
7. Класс марганцеворудной продукции
Class of manganese ore products
Марганцеворудная продукция, отличающаяся по размеру максимальной частицы.
Примечание. Классы устанавливаются для марганцеворудных концентратов
8. Железная (марганцевая) руда
Iron (manganese) ore
Полезное ископаемое, представленное железосодержащим (марганецсодержащим) минералом
9. Магнетитовая железная руда
Magnetite iron ore
Железная руда, представленная в основном магнетитом
10. Гематитовая железная руда
Железная руда, представленная в основном гематитом
11. Лимонитовая железная руда
Железная руда, представленная в основном лимонитом
12. Сидеритовая железная руда
Железная руда, представленная в основном сидеритом
12а. Железная руда сложного вещественного состава
Iron ore of a complex mineral composition
Железная руда, представленная несколькими железосодержащими и другими минералами
13. Сырая железная руда
Железная руда, применяемая для дальнейшей переработки и обогащения
14. Доменная железная руда
Blast-furnace iron ore
Железная руда природного качества, подготовленная для производства чугуна
15. Мартеновская железная руда
Open-hearth iron ore
Железная руда природного качества, подготовленная для производства стали
16. Рядовая железная руда
Run-of-the-mine iron ore
Железная руда, не подготовленная по определенной крупности, применяемая для металлургического передела
17. Сортированная железная руда
Железная руда, подготовленная по определенной крупности, применяемая для металлургического передела
18. Агломерационная железная (марганцевая) руда
Sinter iron (manganese) ore
Железная (марганцевая) руда, подготовленная по определенной крупности, применяемая для производства железорудного (марганцеворудного) агломерата
19. Железорудный (марганцеворудный) концентрат
Iron (manganese) ore concentrate
Железорудная (марганцеворудная) продукция, полученная после обработки сырой железной (марганцевой) руды способом обогащения
20. Магнетитовый железорудный концентрат
Iron ore magnetite concentrate
Железорудный концентрат, полученный в результате обогащения магнетитовой железной руды
21. Гематитовый железорудный концентрат
Iron ore hematite concentrate
Железорудный концентрат, полученный в результате обогащения гематитовой железной руды
22. Лимонитовый железорудный концентрат
Iron ore bog concentrate
Железорудный концентрат, полученный в результате обогащения лимонитовой железной руды
23. Сидеритовый железорудный концентрат
Iron ore siderite concentrate
Железорудный концентрат, полученный в результате обогащения сидеритовой железной руды
23а. Железорудный концентрат сложного вещественного состава
Iron ore concentrate of a complex mineral composition
Железорудный концентрат, полученный в результате обогащения железной руды сложного вещественного состава
24. Железорудный концентрат высокой чистоты
Iron ore super concentrate
Железорудный концентрат, применяемый для прямого восстановления железа после его окомкования
25. Высококачественный железорудный концентрат
High-grade iron ore concentrate
Железорудный концентрат, применяемый в аккумуляторной промышленности, порошковой металлургии, а также при производстве минеральных удобрений
26. Агломерационный железорудный концентрат
Iron ore sinter concentrate
Железорудный концентрат, применяемый для металлургического передела после окускования
27. Доменный железорудный концентрат
Iron ore blast-furnace concentrate
Железорудный концентрат, применяемый для производства чугуна без предварительного окускования
28. Первичный железорудный концентрат
Iron ore primary concentrate
Железорудный концентрат, применяемый для металлургического передела после обработки его способом обогащения или сортировки по крупности
29. Железорудная (марганцеворудная) пульпа
Iron (manganese) ore pulp
Суспензия, содержащая измельченные частицы железной (марганцевой) руды
30. Железорудный (марганцеворудный) агломерат
Iron (manganese) ore sinter
Железорудная (марганцеворудная) продукция, подготовленная к металлургическому переделу методом спекания
31. Офлюсованный железорудный агломерат
Iron ore fluxed sinter
Железорудный агломерат основностью 0,1 и более
32. Неофлюсованный железорудный агломерат
Iron ore non-fluxed sinter
Железорудный агломерат основностью менее 0,1
33. Железорудные окатыши
Железорудная продукция, подготовленная к металлургическому переделу в виде обожженных комков сферической формы
34. Железорудные металлизованные окатыши
Iron ore metallized pellets
Железорудные окатыши, в которых основная часть окислов железа восстановлена до металла
35. Офлюсованные железорудные окатыши
Iron ore fluxed pellets
Железорудные окатыши основностью 0,1 и более
36. Неофлюсованные железорудные окатыши
Iron ore non-fluxed pellets
Железорудные окатыши основностью менее 0,1
37. Окисная марганцевая руда
Manganese oxidic ore
Марганцевая руда, представленная в основном окисными минералами марганца
38. Карбонатная марганцевая руда
Manganese carbonate ore
Марганцевая руда, представленная в основном карбонатными минералами марганца
39. Окисно-карбонатная марганцевая руда
Manganese oxidic-carbonate ore
Марганцевая руда, представленная смесью окисных и карбонатных минералов марганца
40. Окисный марганцеворудный концентрат
Manganese ore oxidic concentrate
Марганцеворудный концентрат, полученный после обработки окисной марганцевой руды
41. Карбонатный марганцеворудный концентрат
Manganese ore carbonate concentrate
Марганцеворудный концентрат, полученный после обработки карбонатной марганцевой руды
42. Окисно-карбонатный марганцеворудный концентрат
Manganese ore oxidic-carbonate concentrate
Марганцеворудный концентрат, полученный после обработки окисно-карбонатной марганцевой руды
43. Тонкозернистый марганцеворудный концентрат
Manganese ore extreme fine-grained concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью от 0,0 до 0,05 мм
44. Мелкозернистый марганцеворудный концентрат
Manganese ore fine-grained concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью от 0,05 до 0,16 мм
45. Крупнозернистый марганцеворудный концентрат
Manganese ore coarse-grained concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью от 0,16 до 3 мм
46. Мелкокусковой марганцеворудный концентрат
Manganese ore fine-lumped concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью от 3 до 10 мм
47. Крупнокусковой марганцеворудный концентрат
Manganese ore coarse-lumped concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью свыше 10 мм
48. Неклассифицированный марганцеворудный концентрат
Non-sized manganese ore concentrate
Марганцеворудный концентрат крупностью от 0,0 до 150 мм
СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ И МАРГАНЦЕВОРУДНОЙ ПРОДУКЦИИ
49. Основность железорудного агломерата (окатышей)
Basicity of iron ore sinter (pellets)
Соотношение основных и кислых шлакообразующих компонентов в железорудном агломерате (окатышах)
50. Прочность железорудных окатышей на сжатие
Compressive strength of iron ore pellets
Способность железорудного окатыша сопротивляться разрушению при действующей на него сжимающей нагрузки
51. Прочность железорудного агломерата (окатышей) на удар
Impact strength of iron ore sinter (pellets)
Способность железорудного агломерата (окатышей) сопротивляться разрушению при ударе
52. Прочность железорудного агломерата (окатышей) на истирание
Abrasion resistance of iron ore sinter (pellets)
Способность железорудного агломерата (окатышей) сопротивляться разрушению при трении частиц или кусков друг о друга
53. Прочность железорудного (марганцеворудного) агломерата на сбрасывание
Release strength of iron (manganese) ore sinter
Способность железорудного (марганцеворудного) агломерата сопротивляться разрушению при сбрасывании с высоты
54. Общая удельная поверхность железорудного (марганцеворудного) концентрата
Overall specific surface of iron (manganese) ore concentrate
Площадь поверхности частиц железорудного (марганцеворудного) концентрата в расчете на единицу массы концентрата
55. Внешняя удельная поверхность железорудного (марганцеворудного) концентрата
Outer specific surface of iron (manganese) ore concentrate
Площадь поверхности железорудного (марганцеворудного) концентрата в расчете на единицу массы концентрата без учета поверхности закрытых и открытых пустот внутри частиц
56. Пористость железорудной (марганцеворудной) продукции
Porosity of iron (manganese) ore products
Отношение объема всех пустот, находящихся в железорудной (марганцеворудной) продукции к объему продукции, выраженное в процентах
57. Восстановимость железорудного агломерата (окатышей)
Reducibility of iron ore sinter (pellets)
Свойство железорудного агломерата (окатышей) отдавать кислород, связанный с железом, восстановителю
58. Газопроницаемость слоя железорудного агломерата (окатышей) при восстановлении
Gas permeability of iron ore sinter (pellets) layer under reducing conditions
Свойство железорудного агломерата (окатышей), характеризующее интенсивность прохождения газа через слой агломерата (окатышей)
59. Набухание железорудных окатышей
Swelling of iron ore pellets
Свойство увеличения объема железорудных окатышей в процессе восстановления
60. Прочность железорудного агломерата (окатышей) при восстановлении
Disintegration behaviour of iron ore sinter (pellets) under reducing conditions
Свойство железорудного агломерата (окатышей) сопротивляться разрушению в процессе восстановления
61. Усадка слоя железорудного агломерата (окатышей) при восстановлении
Change in height of the iron ore sinter (pellets) layer under reducing conditions and under mechanical load
Уменьшение высоты слоя железорудного агломерата (окатышей) под нагрузкой при восстановлении
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ И МАРГАНЦЕВОРУДНОЙ ПРОДУКЦИИ
62. Контролируемая партия продукции
изготовителя базы данных.
63. Принятая партия железорудной (марганцеворудной) продукции
Accepted lot of iron (manganese) ore products
Признанная годной контролируемая партия железорудной (марганцеворудной) продукции, показатели качества которой соответствуют требованиям, установленным в нормативно-технической документации
64. Поставляемая партия железорудной (марганцеворудной) продукции
Consignment of iron (manganese) ore products
Одна или несколько принятых контролируемых партий железорудной (марганцеворудной) продукции, формирование массы которых определяется условиями производства, требованиями потребителя, транспортными возможностями
65. Опытно-промышленная партия железорудной (марганцеворудной) продукции
Pilot batch of iron (manganese) ore products
Партия железорудной (марганцеворудной) продукции, выпуск которой связан с установленным порядком разработки и постановки продукции на производство
66. Партия железорудной (марганцеворудной) продукции разового изготовления
Single batch of iron (manganese) ore products
Партия железорудной (марганцеворудной) продукции, выпуск которой связан с проведением научно-исследовательских работ по уточнению технологических режимов и/или возможности применения ее по назначению
67. Опробование железорудной (марганцеворудной) продукции
Sampling and sample preparation of iron (manganese) ore products
Операции по отбору, подготовке и исследованию проб железорудной (марганцеворудной) продукции с целью определения ее состава или свойств
68. Отбор пробы железорудной (марганцеворудной) продукции
Iron (manganese) ore products sampling
Операция получения пробы железорудной (марганцеворудной) продукции, производимая в соответствии с требованиями нормативно-технической документации
69. Подготовка пробы железорудной (марганцеворудной) продукции
Sample preparation of iron (manganese) ore products
Операция приведения пробы железорудной (марганцеворудной) продукции к готовности для определения показателей качества, производимая в соответствии с требованиями нормативно-технической документации
70. Конечная проба железорудной (марганцеворудной) продукции
Final sample of iron (manganese) ore products
Проба для проведения анализа и/или испытаний железорудной (марганцеворудной) продукции, подготовленная в соответствии с требованиями нормативно-технической документации
71. Навеска железорудной (марганцеворудной) продукции
Test portion of iron (manganese) ore products
Часть конечной пробы железорудной (марганцеворудной) продукции для проведения непосредственного анализа и/или испытаний, отобранная в соответствии с требованиями нормативно-технической документации
72. Физические испытания железорудной (марганцеворудной) продукции
Physical testing of iron (manganese) ore products
Экспериментальное определение значений показателей физических свойств железорудной (марганцеворудной) продукции с указанием точности результатов измерений
73. Максимальный размер частицы железорудной (марганцеворудной) продукции
Maximum particle size of iron (manganese) ore products
Размер отверстия сита, на котором в результате рассева пробы железорудной (марганцеворудной) продукции остается не более 5,0% от массы пробы, подвергаемой рассеву
74. Гранулометрический анализ железорудной (марганцеворудной) продукции
Size analysis of iron (manganese) ore products
Определение массовой доли частиц различных классов крупности в пробе железорудной (марганцеворудной) продукции
75. Гранулометрический состав железорудной (марганцеворудной) продукции
Size distribution of iron (manganese) ore products
Состав железорудной (марганцеворудной) продукции, выраженный через массовую долю в ней частиц различной крупности
76. Контрольный класс крупности железорудной (марганцеворудной) продукции
Controlled size fraction of iron (manganese) ore products
Класс крупности, которым контролируют пригодность железорудной (марганцеворудной) продукции для использования ее по назначению
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА С ВЫСОКИМИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Работа горно-обогатительных комбинатов в современных рыночных условиях требует совершенствования техники и технологии переработки железорудного сырья с получением товарной продукции требуемого качества и высокой рентабельностью.
Технология получения железорудного концентрата на предприятиях России и стран СНГ
На крупнейших железорудных предприятиях России и стран СНГ исходная руда, в зависимости от вещественного состава и крупности дробления, перерабатывается по технологии стадиального измельчения и мокрой магнитной сепарации.
Магнетитовые кварциты перерабатываются на обогатительных фабриках Костомукшского, Лебединского, Михайловского, Оленегорского и Стойленского комбинатов (Россия), а также на предприятиях Украины: ИнГОК, НКГОК, Полтавский, СевГОК, ЦГОК, ЮГОК.
Скарновые магнетитовые руды обогащаются на Коршуновском, Ковдорском, Высокогорском ГОКах, на обогатительных фабриках ОАО «Евразруда» г. Новокузнецк (Россия) и на ОАО «ССГПО» (Казахстан).
На Среднем Урале на обогатительной фабрике ОАО «Качканарский ГОК» «Ванадий» перерабатываются бедные по содержанию железа титаномагнетиты Гусевогорского месторождения.
В начале 70-х годов началось освоение технологии самоизмельчения магнетитовых кварцитов на Лебединском ГОКе (Россия), СевГОКе и ИнГОКе (Украина). Это позволило снизить капитальные затраты на строительство предприятий на 20%, но при этом на 20% увеличился удельный расход электроэнергии.
Сухая магнитная сепарация в основном применяется на предприятиях Урала, Сибири и Казахстана (ССГПО). Она находит широкое применения на предприятиях, перерабатывающих магнетитовые кварциты, – Михайловском, Стойленском комбинате (Россия) и Ингулецком ГОК (Украина).
Магнетитовые кварциты перерабатываются по технологии трехстадиального измельчения с четырьмя-пятью стадиями мокрой магнитной сепарации, операциями дешламации и обезвоживания. Технология двухстадиального измельчения применяется при обогащении скарновых руд Коршуновского, Ковдорского, Высокогорского комбинатов и на Абагурской обогатительной фабрике.
Первая стадия измельчения осуществляется в стержневой мельнице (Костомукшский, Качканарский, Оленегорский, Ковдорский, Коршуновский комбинаты и ССГПО (Казахстан). Шаровое измельчение исходной руды применяется на обогатительных фабриках Михайловского, Стойленского, Высокогорского ГОКов, ОАО «Евразруда» г. Новокузнецк.
Перечень основного технологического оборудования, используемого на предприятиях, представлен в таблице № 1.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Исходная руда в I стадии измельчается в стержневых мельницах объемом от 32 м 3 (Коршуновский ГОК) до 49 м 3 (Костомукшский ГОК) и шаровых мельницах объемом от 22,4 м 3 (Абагурская фабрика) до 140 м 3 (Стойленский ГОК). Шаровые мельницы в I стадии измельчения работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами, а во II и III стадиях –в замкнутом цикле с гидроциклонами диаметром от 250 мм до 710 мм. Удельная производительность мельниц I стадии по исходной руде колеблется от 6,5 т/м 3 ·час (ССГПО) до 3,15 т/м 3 ·час (ОАО «Евразруда»).
Во второй стадии измельчения удельная производительность мельниц по готовому классу изменяется от 1,1 т/м 3 ·час (Стойленский ГОК) до 0,64 т/м 3 ·час (Качканарский ГОК), а в III стадии измельчения от 0,21 т/м 3 ·час (Лебединский ГОК) до 0,913 т/м 3 ·час (Стойленский ГОК). Удельная производительность по готовому классу зависит от вещественного состава перерабатываемого сырья, состава шаровой загрузки, объема мельницы и требуемой крупности измельчения по готовому классу. Исследованиями установлено, что производительность шаровых мельниц в большей степени зависит от количества шаровой загрузки и ее качества. Недостаток шаров и неправильно подобранная их крупность снижают удельную производительность мельниц.
Рис. 1. Конусная дробилка Nordberg серии НР 300 установлена специалистами компании Metso Minerals для «Российской горной компании» в Плесецке (Архангельская область)
В первой стадии измельчения, в зависимости от крупности дробленой руды, используются шары диаметром от 80 до 125 мм. Для измельчения руды крупностью 25–0 мм применяются шары диаметром 100–125 мм. Шары диаметром 80–90 мм используются при измельчении руды мельче 12–0 мм.
Единовременная загрузка, а также последующая догрузка мельниц крупными шарами приводит к тому, что в мельнице практически отсутствуют мелкие шары.
Наличие крупных шаров вызывает раскалывание шаров пополам и образование так называемой «плоскуши», ухудшающей условия измельчения и увеличивающей расход шаров. Отсутствие бутары приводит к накоплению металлического скрапа в мельнице и классификаторе.
Ограничение количества крупных шаров (крупнее 80 мм), загружаемых в мельницу, и применение смеси шаров различного диаметра может существенно повысить эффективность работы узла измельчения.
Характер крупности шаров в мельнице определяется согласно известным теориям износа шаров [2,3,4,5]. При использовании только крупных шаров они остаются преобладающими на протяжении всего времени работы мельницы, и сама мельница рационального состава шаров в этом случае не вырабатывает.
Поскольку измельчение рудного сырья в мельнице производится за счет ударов и истирания, то в том и другом случае преимущество имеют мелкие шары, так как в единицу времени они произведут значительно большее количество ударов, а большую работу производят истиранием за счет превосходящей поверхности (табл. 2). Сравнение количества шаров в мельнице и образуемой ими поверхности в зависимости от диаметра приводится в табл. 2.
Анализ данных табл. 2 показывает, что применение шаров диаметром 100 и 80 мм, в сравнении с шарами диаметром 125 мм, увеличивает количество шаров в мельнице МШР-32*31 соответственно в 1,95 и 3,81 раза, а площадь шаровой поверхности возрастает соответственно на 25 и 56,2%.
Еще в 1975 году на обогатительной фабрике Высокогорского ГОКа проведены сравнительные испытания мельниц МШР-32Ч31, загруженных шарами различного диаметра в соотношении: диаметром 100 мм – 50%; диаметром 80 мм – 30%; диаметром 60 и 80 мм в соотношении 70 и 25% в мельницу секции № 2 и 50 и 50% в мельницу секции № 4. Крупность измельчаемой руды на фабрике 15 мм. Этими исследованиями установлено, что применение рационированной загрузки мельниц шарами позволяет повысить их удельную производительность по кл. –0,071 мм на 11,5% для случая дозагрузки мельниц шарами диаметром 100 и 80 мм в соотношении 1:1.
Во второй стадии измельчения рекомендуется применение шаров диаметром 40 мм и мельче, поскольку в этом случае основной эффект достигается за счет истирания материала. Данные таблицы 2 показывают, что при загрузке мельниц II стадии измельчения шарами диаметром 40 мм, в сравнении с шарами диаметром 60 мм, количество шаров увеличивается в 2,95 раза, а поверхность, образуемая шарами, возрастает в 1,31 раза.
Сравнительные испытания применения шаров диаметром 40 мм вместо 60 мм на Качканарском [7] и Соколовско-Сарбайском [8] горно-обогатительных комбинатах показали повышение удельной производительности мельниц II стадии измельчения по кл. –0,071 мм на 10–12% (КГОК) и на 8% (ССГОК).
Рационированная загрузка мельниц шарами и использование во II и III стадиях измельчения шаров диаметром мельче 40 мм позволяет также повысить эффективность узла измельчения.
Рис. 2. Дробилка ДЦ-1.25. ОАО «УралАсбест», хризотил асбеста, 120 т/ч
Большое влияние на эффективность его работы оказывает операция классификации в гидроциклонах. На действующих горно-обогатительных комбинатах эффективность классификации по готовому классу колеблется в широких пределах от 23,0% (Костомукшский ГОК) до 57,7% по кл. –0,045 мм (Стойленский ГОК).
Низкая эффективность работы узла классификации объясняется неравномерностью работы песковых насосов, отсутствием автоматизированных систем управления «насос-гидроциклон» и особенностями классификации магнетитовых пульп в гидроциклонах. Анализ продуктов классификации с распределением железа по классам крупности показал, что тонкие фракции песков обогащены магнетитом, а сливы разубожены сростками магнетита с пустой породой [9].
Анализ результатов ситового и магнитного анализов показывают, что в классе −0,071…+0,044 мм и 0,044–0 мм песков гидроциклонов содержание железа на 1,7–14,2% выше в сравнении со сливом гидроциклонов, а кремнезема – ниже соответственного классам крупности на 1,1–17,3%. [10]
Такое распределение железа и кремнезема по классам крупности объясняется особенностями классификации магнетитовых пульп в гидроциклонах. В поле центробежных сил разделение материала происходит прежде всего по плотности и в меньшей – по крупности. Это приводит к тому, что в слив гидроциклонов поступают крупные сростки магнетита с пустой породой, а в тонкие классы песков идет раскрытый магнетит. Таким образом, происходит засорение концентрата кремнеземом, создаются условия для переизмельчения магнетита, снижается эффективность работы узла измельчения, что приводит к нерациональному использованию производственных мощностей, перерасходу электроэнергии и мелющих тел. Такое положение в технологии обогащения рудного сырья может быть исправлено за счет применения высокочастотных грохотов для разделения материала по крупности. Это позволит повысить качество концентрата по содержанию железа и кремнезема, а также исключить переизмельчение магнетита и снизить затраты на измельчение (электроэнергию и мелющие тела).
Следует отметить, что при переработке магнетитовых руд существенное влияние на результаты разделения материала по крупности оказывает магнитная флокуляция магнетита. С увеличением тонины помола коэрцитивная сила магнитного продукта возрастает, что требует размагничивания, особенно при разделении материала по зерну тоньше 0,071 мм. Процесс классификации магнитожестких титаномагнетитовых руд практически невозможен без предварительного размагничивания материала перед классификацией в гидроциклонах.
Мокрое магнитное обогащение по стадиям осуществляется на сепараторах ПБМ-90/250; ПБМ-120/300; ПБМ-150/200 с противоточными и полупротивоточными ваннами. Обесшламливание материала производится на дешламаторах диаметром 5, 9 и 12 метров.
В целом следует отметить, что технологии, применяемые на современных железорудных комбинатах далеки от совершенства: качество железорудного сырья по содержанию железа и кремнезема не соответствует современным требованиям металлургов; расход электроэнергии на 1 т концентрата в 1,4–1,5 раза выше, чем на аналогичных предприятиях за рубежом.
Затраты по операциям технологической схемы распределяются примерно следующим образом:
Поскольку с измельчением связаны основные затраты (85–87%) на электроэнергию [11], основным направлением повышения рентабельности действующих горно-обогатительных комбинатов является повышение эффективности работы узла измельчения и классификации, что позволит уменьшить расход электроэнергии, мелющих тел и оборотной воды.
Пути повышения эффективности переработки железорудного сырья
Главными возможными путями повышения эффективности переработки железорудного сырья являются:
Зарубежный опыт переработки железорудного сырья
В процессе совершенствования техники и технологии переработки железорудного сырья полезно учитывать опыт работы зарубежных предприятий с использованием:
На зарубежных предприятиях в карьерах работают дробильные комплексы и конвейерный транспорт, что значительно экономичнее автомобильного.
В обычной технологии переработки железорудного сырья применяется замкнутый цикл дробления при конечной крупности 16–0 мм перед стержневыми и 10–0 мм перед шаровыми мельницами. Измельчение рудного сырья осуществляется, как правило, в две стадии: стержневое (I ст.) и шаровое (II ст.). Для классификации в замкнутом цикле измельчения используются высокочастотные грохоты (предприятия Minntac, Northshore, Ispat, Evtac, National Steel, Empire – США и Griffit, Shermann – Канада). [12]
Все фабрики оснащены современным оборудованием для мелкого дробления и высокочастотными грохотами. Установлены дробилки Barmac 9000 *HD; Metso Minerals; Sandvik H2800–8800; центробежные Sandvik и Metso Minerals.
В настоящее время на современных горно-обогатительных предприятиях России и стран СНГ выполняются большие работы по модернизации оборудования и совершенствованию технологического процесса.
На Костомукшском, Стойленском и Высокогорском комбинатах за счет замкнутого цикла дробления снижена крупность руды до 18(15)–0 мм, что позволило увеличить производительность головных мельниц на 30–45%. На Стойленском ГОКе нагрузка на две головные мельницы объемом по 140 м 3 составляет 913 т/час. На обогатительной фабрике Качканарского ГОКа разрабатывается программа увеличения переработки руды до 50000 тыс. т в год. [13] В технологической схеме обогащения титаномагнетитовых руд предусматривается:
На обогатительной фабрике Стойленского ГОКа разрабатывается технология производства концентрата с содержанием железа 68,0%, пригодного для окомкования. В технологической схеме предусматривается использование высокочастотных грохотов корпорации Derrick.
На Соколовско-Сарбайском горно-обогатительном производственном объединении (Казахстан) в течение 2001–2003 годов проведена реконструкция дробильно-обогатительной фабрики и фабрики мокрой магнитной сепарации. [15] На ДОФ-3 установлено 10 дробилок Merlin производства фирмы Sandvik и 20 сепараторов «НТС Магнис» г. Луганск с напряженностью магнитного поля 0,23 Тл. На фабрике мокрой магнитной сепарации использованы высокочастотные грохоты корпорации Derrick. Реконструкция фабрик позволила:
В настоящее время на фабрике установлено 25 высокочастотных грохотов корпорации Derrick.[16]
Освоение грохотов показало, что производство концентрата с содержанием железа 68,5% обеспечивается установкой на секции двух грохотов на песках дешламатора. Производительность грохота до 120 т/час, содержание твердого в питании 45–50%, панели ТН 48–30*0, МТ.
Особенность высокочастотного грохочения заключается в закономерностях разделения материала по крупности. При содержании в питании грохота железа 65,4% и кл. – 0,071 мм 94,1% в подрешетном продукте содержание железа повышается до 67,2%, а класса – 0,071 мм до 98,7%, в том числе 88,8% кл. – 0,044 мм. Эффективность грохочения по кл. – 0,071 мм составляет 60,5%, а извлечение кл. – 0,044 мм в подрешетный продукт 80,8%. [17]
На 2005 год высокочастотные грохоты испытаны и работают на обогатительных фабриках ССГПО; Костомукшского; Ковдорского; Высокогорского; Вишневогорского комбинатов и на Тарском месторождении ильменит-, рутил- и цирконсодержащих песков. На всех предприятиях получены положительные результаты.
Дробилка ДЦ-1.6. ГОК «Кварцит» (Овруч, Украина), кварциты, 80т/ч по классу
0-30мм
За рубежом высокочастотные грохоты корпорации Derrick работают в Европе, Канаде, США, Австралии и Африке на любом виде минерального сырья. Они используются в операциях измельчения, в технологии доводки железорудного сырья с целью повышения содержания железа и снижения кремнезема в магнетитовых концентратах.
На обогатительных фабриках Высокогорского комбината и Тарской горно-промышленной компании грохоты используются для удаления из исходного материала класса +0,2 мм, что повышает содержание полезного компонента в питании основной операции. На Высокогорском ГОКе это предварительное обогащение по меди хвостов мокрой магнитной сепарации. В Тарской горно-промышленной компании выделение класса +0,2 мм позволяет уменьшить нагрузку на винтовые сепараторы на 15–20% и повысить содержание диоксида титана на 2,7% и на 0,8% диоксида циркона.
На обогатительной фабрике Вишневогорского комбината внедрение высокочастотных грохотов позволило повысить извлечение полевого шпата на 5–10%. Производительность грохота 80 т/час.
Разрабатываются направления совершенствования техники и технологии производства железного концентрата на Абагурской обогатительной фабрике. [18] В частности там предусматривается:
Реализация разрабатываемых решений позволит увеличить переработку рудного сырья с 5500 тыс. т до 8000 тыс. т и повысить содержание железа в концентрате с 60,72% до 63,5–64,0%.
Современное оборудование для получения высококачественного железнорудного концентрата
Эффективность переработки железорудного сырья может быть повышена за счет применения современного как отечественного, так и импортного оборудования.
Для дробления исходной руды до 12(10)–0 мм успешно используются дробилки целого ряда компаний.
Конусные дробилки мелкого дробления производства Объединенного машиностроительного завода «Уралмаш» КМД-1750 Т2-Д; КМД-1750 Т3-Д; КМД-2200 Т4-ДА; КМД-2200 Т5-Д производительностью от 40 м 3 /час до 285 м 3 /час и крупностью дробленой руды в открытом цикле от 16 мм до 25 мм. Регулирование разгрузочной щели производится с помощью механизмов фиксации и поворота регулирующего кольца. Система регулирования щели может работать в полностью автоматическом режиме. [19];
Конусные дробилки среднего и мелкого дробления производятся Sandvik Rock Processing. Дробилки среднего (S) и мелкого (H) дробления комплектуются несколькими стандартными камерами, гидравлической регулировкой с помощью системы Hydroset. Автоматическая система регулирования разгрузочной щели ASR не только оптимизирует производство, но и контролирует износ футеровки. Благодаря автоматической регулировке разгрузочной щели дробилка работает под завалом и при максимально возможной мощности двигателя обеспечивает большую долю самоизмельчения-дробления материала о материал в дробильной камере и возможность установить меньшую величину разгрузочной щели.
Дробилка Н 3800; Н 4800; Н 6800; Н8800 производительностью от 100 т/час до 550 т/час при разгрузочной щели 13 мм обеспечивает крупность материала 80% мельче 6–7 мм. Это оборудование успешно работает в Германии, Чили, Китае, России, Саудовской Аравии
Рис. 4. Две параллельно установленные конусные дробилки третьей стадии дробления Hydrocone H4800 в составе стационарного Сортавальского ДСЗ (ПИК-Холдинг)
Компания Metso Minerals производит конусные дробилки мелкого дробления НР 100; НР 200; НР 300; НП 400; НП 500; НП 800 производительностью при разгрузочной щели 10 мм от 60 т/час до 335 т/час. Крупность дробленого продукта 16–0 мм. При создании дробилок предусмотрена система гидравлической регулировки недробимых кусков и очистки камеры дробления. Получаемый продукт имеет кубовидную форму.
Конусные дробилки производятся Шеньянским заводом тяжелого машиностроения (Китай). Дробилки PVT-Z2227; PVT-Z1211; PVT-Z0907 при разгрузочной щели от 5 до 20 мм имеют производительность от 50 т/час до 580 т/час. Эксклюзивным представителем завода в России является компания «Сибтехсервис» г. Томск.
Для тонкого дробления рудного сырья широко применяются центробежные дробилки НПА «Урал-Центр» (г. Магнитогорск); Sandvik Rock Processing и VSJ Barmaс серии В (Metso Minerals).
При ударном воздействии на минерал его разрушение происходит по микротрещинам, граням спаянности, т. е. происходит селективное разрушение минералов, обладающих различным сопротивлением удару. Кроме того, при данном способе раскрытия не происходит переизмельчения и ошламования продуктов, что характерно для шаровых мельниц. Вентилятором высокого давления в камере создается давление воздуха, необходимое для всплытия ротора и образования воздушного потока между ротором и статором. Образовавшаяся воздушная подушка под ротором играет роль газового подшипника, что позволяет создать самобалансирующуюся систему рабочего органа дробилки «статор-ротор-ускоритель».
Специалистами Ассоциации «Урал-центр» разработаны и серийно выпускаются дробилки центробежно-ударного действия ДЦ-0,63; ДЦ-1,0; ДЦ-1,25 и ДЦ-1,6 производительностью до 320 т/час. Максимальная крупность питания от 25 мм до 70 мм. Для разделения дробленого продукта на несколько фракций разработаны и выпускаются воздушные каскадно-гравитационные и центробежные классификаторы производительностью от 10 т/час до 40 т/час с разделением материала на классы.
Центробежные дробилки успешно работают на 24 предприятиях России, Белоруссии и Украины.
Дробилки ударного действия с вертикальным валом VSJ «Barmac» и T-SERIES VSI имеют практически одну конструкцию. Гранулометрический состав продукта дробления регулируется за счет следующих переменных:
Производительность ударных дробилок колеблется от 10 т/час до 860 т/час.
Широко применяются в технологии сухого обогащения магнетитовых руд сухие магнитные сепараторы отечественного и зарубежного производства.
Воронежским заводом «Рудгормаш» серийно изготовляются барабанные сепараторы на постоянных магнитах с магнитной индукцией 0,148 Тл ПБС 63/50, ПБС-90/150, ПБС-90/100 и 2ПБС-90/250 (крупность питания от 4 мм до 30 мм, производительность от 6 т/час до 500 т/час). Заводом производится модернизация сепараторов, которая заключается в повышении индукции магнитного поля до 0,23 Тл и смещении геометрической оси полюсов. Это обеспечит увеличение производительности сепаратора на 30%, снижение потерь металла с хвостами сухого обогащения и повышение качества магнитного продукта. Сепараторы успешно работают на предприятиях России, Украины и Казахстана.
Рис. 5. Сепаратор электромагнитный барабанный ПБМ-90-250 (ОАО «Рудгормаш»)
В Луганске (Украина) НТС «Магнис» производятся сепараторы с диаметром барабана 900 мм, длиной 1200 мм и 1500 мм. Напряженность магнитного поля на поверхности барабана 0,23 Тл, производительность в зависимости от крупности обогащаемой руды до 200 т/час. Эти сепараторы внедрены на Михайловском комбинате, на ССГПО (Казахстан) и Ингулецком комбинате (Украина).
Широкое применение находят барабанные и барабанно-ленточные сепараторы Швеции для сухого обогащения руды крупностью от 25 мм и ниже.
Для операций стержневого и шарового измельчения в России и Украине производятся мельницы объемом 0,45 м 3 до 140 м 3 с центральной разгрузкой и разгрузкой через решетку. Основные производители – НКМЗ и «Уралмаш». В первой стадии шарового измельчения мельницы работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами. За рубежом вместо классификаторов используются грохоты. (Выполненные ЗАО «Механобр-инжиниринг» технико-экономические расчеты показали, что замена классификаторов грохотами в первой стадии измельчения отечественных фабрик позволила бы повысить производительность шаровых мельниц на 25–30% при одновременной экономии электроэнергии на 10–14%.[20]. Этими расчетами также подтверждено, что реконструкция измельчительного передела ряда фабрик путем замены существующих мельниц на максимальный типоразмер экономически неэффективна).
Мокрая магнитная сепарация на предприятиях в основном осуществляется на сепараторах ПБМ-90/250; ПБМ-120/300 и ПБМ-150/200 производства Воронежского завода «Рудгормаш».
В качестве классифицирующих аппаратов используются гидроциклоны диаметром от 250 мм до 1400 мм.
Федеральное Государственное унитарное предприятие « Турбонасос » г. Воронеж производит автоматизированные системы классификации в гидроциклонах в комплекте с насосом. В состав системы входят:
Шламовые насосы ПГН имеют производительность до 2200 м 3 /час и напор до 50 м. Гидроциклоны СР 200; Ср 400; СР 800; Ср 2000 (диаметром 480 мм и 650 мм) футерованы износостойкой резиной и специальным материалом на основе полиуретана с наполнителем.
Рис. 6. Ламинарные спиральные гидроциклоны (Weir Warman)
Системы «насос-гидроциклон», разработанные ФГУП « Турбонасос », аналогичные системам фирмы Engineering Dobersek, успешно работают на ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель» и ОАО «Стойленский ГОК».
К числу наиболее известных в России зарубежных производителей насосов и гидроциклонов принадлежит фирма Warman. Гидроциклоны 660 С и 15 СЕ из специально созданного волокнистого преднапряженного полимера марки ДМС (угол конусности 10 градусов; диаметр 600 мм и 380 мм) футерованы натуральной резиной, полиуретаном, неопреном и нитрилом. Гидроциклоны Warman нашли применение в Германии, Бельгии, Австралии, Индонезии и США и других странах.
Высокочастотные грохоты для разделения тонкоизмельченного материала по крупности выпускаются корпорацией Derrick США. Корпорацией производятся грохоты различных типоразмеров и производительности. Пятидечный грохот «Стек Сайзер» (габаритные размеры – длина 4780 мм; ширина 1470 мм; высота 4120 мм; масса 4420 кг) имеет производительность в зависимости от крупности разделяемого материала до 150 т/час.
Для тонкого грохочения используются полиуретановые или стальные плетеные панели. Срок службы полиуретановых панелей до 9 месяцев, стальных 3 месяца. Существует большой набор панелей с размером отверстий до 0,071 мм.
Таким образом, имеется хороший выбор современного отечественного и импортного оборудования для совершенствования техники и технологии.
Выбор оборудования требует тщательного технико-экономического обоснования. Следует учитывать не только его собственную стоимость, но и затраты на приобретение сменных и запасных частей, сервисное обслуживание.
Что касается современной технологии переработки железорудного сырья, то она заключается в стадиальном выделении готового материала после каждой стадии измельчения и обогащения. Такая технология разработана ОАО Институт «Уралмеханобр». Патент № 2104793 (способ обогащения рудного сырья) от 20 февраля 1998 года. Поставленные задачи могут быть решены на предприятиях после проведения исследовательских работ, промышленных испытания и проектных работ.