Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 1.

ИССЛЕДОВАНИЕ НА ОБОГАТИМОСТЬ.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ

1.1. Задачи, решаемые при исследовании руд на обогатимость

Исследование на обогатимость – это комплекс работ, позволяющих в

итоге:

- выбрать методы разделения слагающих руды минералов;

- выбрать технологическую схему обогащения руды;

- предсказать (рассчитать) технологические показатели схемы обогаще-

ния;

- разработать технологический регламент обогащения руды и, следова

тельно, создать основу для проектирования фабрики;

- оптимизировать параметры технологического процесса;

- объяснить механизм технологического процесса;

- разработать и испытать новые машины для обогащения и совершенст-

вовать имеющиеся.

Исследование на обогатимость выполняют в следующих случаях:

- при разведке месторождений и утверждении запасов;

- разработке технологического регламента обогащения;

- совершенствовании схемы обогащения и ее

оптимизации;

- разработке и испытаниях новых параметров и новых режимов экс-

плуатации аппаратов и схем;

- получении закономерностей процессов подготовки руды и ее обога-

щения, т. е. фактически при необходимости решения вопросов теории обогаще-

ния.

Обогащение руд во всем мире получило большое распространение.

Обогащаются почти все руды. Накоплен огромный фактический материал, свя

занный с обогащением руд всех типов. Этот материал позволяет специалистам

при наличии весьма малой априорной информации предсказать возможные по-

казатели обогащения и в ряде случаев начать обогащение руды на месторожде-

нии практически без опытных работ. Так, в частности, можно поступить, и по-

ступают при разработке россыпных месторождений золота. Однако это

непри-

емлемо при строительстве любой фабрики, обязанной обеспечивать при обога-

щении определенные технико-экономические показатели, а также при совре-

менном подходе к комплексному использованию руд. Нельзя выбрать и рассчи-

тать оборудование фабрики, не обладая полной и конкретной информацией о

технологических свойствах руды.

Исследование на обогатимость как комплекс работ, нацеленных на ре

зультат, прошло длительный путь развития. Это развитие связано как с появле-

нием и использованием новых технологических аппаратов, так и с появлением

и использованием нового аналитического и лабораторного оборудования.

Появились и получили развитие новые направления, интенсифицирую-

щие и углубляющие исследования на обогатимость, в частности:

- технологическая минералогия;

- базовые схемы исследований и испытаний;

- комплексы лабораторного оборудования, в т. ч. опытные фабрики и

установки;

- компьютерные программы и расчеты;

- теория оптимизации процессов обогащения.

Каждое из этих направлений позволяет быстрее и качественнее достичь

конечного результата с пониманием и обоснованием каждого промежуточного

результата и конечного решения. Быстрее потому,

что полная и своевременная

информация позволяет выбрать путь решения задачи, близкий к оптимальному,

качественнее потому, что более точная информация, современное оборудова-

ние для выполнения опытов позволяют выполнить не только проверку, но и оп-

тимизацию принятых решений.

Почти любая работа начинается с анализа априорной информации. Ап-

риорная информация в обогащении полезных ископаемых

также имеет большое

значение. Широко известен и используется метод аналогий, суть которого сво-

дится к поиску на основе априорной информации решения, уже апробирован-

ного в аналогичной ситуации, и его использованию. Так, в строительстве и

других областях техники есть типовые проекты, все параметры которых прове-

рены на практике, и остается лишь

применить их в конкретной ситуации. Одна-

ко обогатительные фабрики, как правило, уникальны. И связано это, прежде

всего, с уникальностью руды любого месторождения. Природа не повторяется

и оставляет всегда значительную неопределенность результата обогащения да-

же при весьма полной априорной информации.

Так, известно, что на трассе БАМа расположено большое по запасам

Удоканское месторождение

медных руд. Только этой исключительно малой ап-

риорной информации достаточно, чтобы принять решение о возможном строи-

тельстве обогатительной фабрики, обеспечивающей извлечение меди в концен-

трат в диапазоне 60-95 %. Это реальный, по данным практики, диапазон извле-

чения от весьма труднообогатимых до легкообогатимых медных руд. Однако

если изучить вещественный состав руды и ее

физические характеристики, то

окажется, что можно подобрать более узкий круг аналогов. В частности, руда

Удоканского месторождения близка по своим характеристикам к Джезказган-

ской. Фабрики, работающие на такой руде, обеспечивают извлечение в диапа-

зоне 70-92 %, а информация о том, что руды преимущественно халькозиновые,

сужают этот диапазон до 75-88 %. Как правило, дальнейшее уменьшение пред-

сказываемого

диапазона извлечения связано уже с более детальным изучением

руды и априорная информация начинает играть вспомогательную роль, а типо-

вые решения оказываются пригодными в основном для проектирования от-

дельных узлов схемы.

Поэтому основным средством решения задачи оценки обогатимости ру-

ды в конечном счете становится эксперимент, в том числе экспериментальное

изучение различных

характеристик руды, свойств обогатительных машин

и т. п.

Эксперимент нужно правильно поставить. Исследование обогатимости

руды – это большой, развивающийся во времени эксперимент, и его тем более

нужно выполнить предельно правильно, чтобы обеспечить приемлемую точ-

ность результата при минимуме затрат времени и средств.

Обычно этот эксперимент выполняется многими специалистами, каж-

дый из которых владеет каким-либо методом измерений, испытаний, анализа.

Объем

исследований зависит от многих факторов. Среди них: вид зада-

чи, тип руды, уровень требований к качеству результата.

Это приводит к различным схемам проведения исследований на обога-

тимость, но в значительном количестве случаев общая схема исследования на

обогатимость будет такой:

1. Отбор технологической пробы.

2. Подготовка технологической пробы.

3. Изучение вещественного состава.

Изучение физических свойств руды и раскрытия минералов.

5. Обзор и анализ априорной информации.

6. Обоснование и составление методик экспериментов.

7. Выполнение опытов (изучение технологических свойств).

8. Составление вариантов технологической схемы или режимов.

9. Технико-экономические оценки вариантов.

10. Испытания технологической схемы или режимов.

11. Технико-экономические показатели испытаний.

12. Составление отчета или другого документа, в

частности, техноло-

гического регламента.

В разработке технологических схем и аппаратурных решений обогати-

тельных фабрик огромное значение имеет опыт использования какого-либо

разделительного признака. Несмотря на прогресс техники, неизменными в те-

чение десятков лет остаются решения: руды цветных металлов обогащаются

флотацией; руды черных металлов – магнитной сепарацией; угли – тяжело-

средной сепарацией, отсадкой

и флотацией и т. п.

Это заранее может предопределить выбор разделительного признака.

В таких условиях исследование на обогатимость применительно, в ча-

стности, к флотации составляет выполнение работ по использованию только

этого процесса:

1. Определяется крупность руды, при которой минералы раскрываются,

но не крупнее 0,2 – 0,3 мм.

2. Выбирается испытанный для аналогичных руд набор

реагентов, в том

числе с привлечением знаний, накопленных при исследованиях флотационных

процессов.

3. Выполняются опыты по подбору подходящего решения использова-

ния реагентов, в т. ч. могут быть поставлены опыты с целью оптимизации пока-

зателей.

4. Выполняются опыты по кинетике флотации и определению схемных

решений: с определением времени основных, контрольных и перечистных опе-

раций и их числа.

5. Выполняются опыты по обогащению руды по предложенной схеме

(укрупненно-лабораторные испытания) с целью определения показателей обо-

гащения по качеству концентратов и извлечению.

Появляющиеся новые решения всегда являются предметом

пристально-

го внимания и в случае возможного использования – испытываются и внедря-

ются.

Поэтому практическими задачами исследования руд на обогатимость

являются:

- разработка технологической схемы с использованием опыта перера-

ботки подобной руды;

- разработка нового технологического режима использования оборудо-

вания;

- испытание и внедрение нового оборудования.

Реконструкция уже созданной обогатительной фабрики требует всегда

серьезного экономического обоснования, а уже созданное производство может

долго функционировать даже при появлении нового, более экономичного, ре-

шения. Так, при переработке калийных солей параллельно функционируют

флотационная и галургическая обогатительные фабрики для производства хло-

ристого калия, хотя себестоимость концентрата галургической фабрики почти в

два раза выше флотационной, однако, качество концентрата галургической фаб

рики выше флотационной. Так, обогатительные фабрики производят полевош-

патовый концентрат флотацией, хотя разработана более экономичная схема су-

хого обогащения полевого шпата электрической и магнитной сепарацией.

Очевидно, существует некоторый порог ухудшения показателей фабри-

ки, при котором реконструкция становится необходимой.

Так, работавшие в течение 75 лет обогатительные фабрики: «Bingham

Canyon Mine», «Magna», «Arthur» и «Bonneville» - к концу ХХ в

. стали нерента-

бельными. Было принято решение: фабрики остановить и уволить 4400 работ-

ников. Был разработан проект новой фабрики «Copperton», она была построена

вместо старых с современным высокопроизводительным оборудованием и в

настоящее время работает рентабельно на том же месторождении [115].

Однако как при строительстве новой фабрики, так и при ее реконструк-

ции все начинается

с технологического регламента.

1.2. Технологический регламент

Технологический регламент выполняется по результатам исследования

руды на обогатимость.

Технологический регламент наряду с заданием на проектирование явля-

ется обязательным, основополагающим документом для разработки проекта

(рабочего проекта) – обогатительной фабрики.

Ниже излагается в сокращенном виде Инструкция о порядке разработ-

ки, согласования и утверждения технологических регламентов и использования

их при проектировании предприятий цветной металлургии.

При разработке технологических регламентов должны быть учтены и

использованы данные последних достижений науки и техники в области техно-

логии производства и оборудования, проверенные опытом работы действую-

щих предприятий

, а также результаты законченных научно-исследовательских,

опытно-конструкторских и опытно-промышленных работ по технологическим

процессам и оборудованию, закладываемым в проект (рабочий проект).

Предлагаемые в технологическом регламенте решения должны обеспе-

чивать:

- внедрение новейших достижений науки и техники в области техноло-

гии производства и оборудования на уровне лучших мировых достижений или

превосходящих

их;

- механизацию и автоматизацию основных производственных процес-

сов, автоматизацию управления производством;

- высокое качество продукции;

- снижение стоимости и сокращение сроков строительства;

- комплексное и рациональное использование природных ресурсов;

- снижение трудоемкости, материало- и энергоемкости, использование

вторичных энергоресурсов и отходов производства;

- нормальные санитарно-гигиенические и безопасные условия труда;

- охрану окружающей среды

от загрязнения и утилизацию отходов

производства;

- высокие технико-экономические показатели производства.

Технологический регламент должен содержать следующие разделы:

• Вводная часть. В ней приводятся основания для разработки техно-

логического регламента и исходные данные для разработки регламента: объем

выпускаемой продукции, вид продукции, состояние поставки, характеристика

сырья, технологических и вспомогательных материалов, намеченные проект

ные решения.

• Характеристика и технические требования к конечной продукции.

• Описание рекомендуемой технологии, включая подготовительные и

вспомогательные технологические операции, параметры и показатели рекомен-

дуемого технологического оборудования.

• Исходные данные для проектирования, полученные в результате

проведенных исследований и учитывающие специфику производства.

Для обогатительных предприятий в технологическом регламенте при-

водятся:

- минералогический, химический

и рациональный состав, промышлен-

ные технологические типы и технологические сорта руд;

- физико-механические свойства промышленных технологических ти-

пов и технологических сортов руд;

- данные дробимости, измельчаемости и промываемости исходной ру-

ды, склонность минералов к переизмельчению и ошламованию, насыпная плот-

ность продуктов дробления по переделам, их подвижность, слеживаемость,

угол естественного откоса;

- возможные колебания показателей руды. Влияние колебаний качества

руды на показатели технологического

процесса, возможные колебания выхода

и качества концентратов и промежуточных продуктов и хвостов. Необходи-

мость усреднения руды или раздельной переработки выделенных технологиче-

ских сортов руд;

- характеристика вкрапленности минералов, необходимая крупность из-

мельчения для раскрытия минералов. Оптимальная крупность измельчения;

- возможность и целесообразность предварительного обогащения кус-

ковой руды;

- возможность и целесообразность использования

самоизмельчения и

рудногалечного измельчения;

- рекомендуемая технологическая схема с учетом комплексного исполь-

зования сырья и отходов. На схеме должны быть указаны технологические по-

казатели, режимные параметры;

- реагентный режим с приведением перечня расхода реагентов и указа-

нием точек подачи;

- рекомендации по выбору оборудования, коэффициенты и удельные

нагрузки на оборудование по всем

операциям;

- абразивность перерабатываемого сырья, щелочность или кислотность

пульпы, рекомендации по защите оборудования и технологических коммуника-

ций;

- данные по обесшламливанию, сгущаемости и фильтруемости проме-

жуточных продуктов, концентратов, хвостов;

- данные по балансу водопотребления, водно-шламовой схеме;

- баланс металлов. Рекомендации по показателям извлечения металлов и

ценных минералов в готовую продукцию и их

распределение по продуктам

обогащения. Рекомендуемые показатели комплексности использования сырья,

включая хвосты обогащения. Удельные нормы расхода технологических мате-

риалов, топливно-энергетических ресурсов;

- химический, минералогический состав готовой продукции и отваль-

ных хвостов;

- требования и условия использования оборотной воды и ее очистки

(схема, степень и качество очистки), рекомендуемый уровень водооборота;

- другие

рекомендации, необходимые для проектирования.

Кроме того, в технологическом регламенте отражают следующее:

- рекомендации для конструирования нестандартизированного оборудо-

вания, эксплуатирующегося в специфических условиях;

- метрологическое обеспечение:

а) перечень контролируемых параметров с указанием точек замера

в технологической схеме;

б) диапазон и периодичность измерений;

в) технологически допустимые пределы погрешности измерений

по каждому параметру исходных материалов собственно про-

цесса, конечной продукции, включая подготовительные, ос-

новные и вспомогательные операции;

г) рекомендуемые способы измерений.

- рекомендации по снижению расхода топливно-энергетических ресур-

сов, по использованию вторичных энергоресурсов, в т. ч. низкопотенци-

альных;

- рекомендации по механизации ручного труда, в том числе на ремонт-

ных работах и вспомогательных операциях;

- рекомендации по автоматизации производственных процессов, вклю-

чая предложения по использованию промышленных роботов;

- требования безопасности по предлагаемому технологическому процес-

су, включая:

а) данные о соответствии

предлагаемого технологического процес-

са требованиям безопасности труда;

б) данные о наличии опасных и вредных производственных факто-

ров, их уровни, качественные и количественные характеристики

и источники выделения;

в) рекомендации, направленные на предотвращение или снижение

воздействия опасных и вредных производственных факторов на

работающих агрегатах до уровней, не превышающих установ-

ленные нормы;

- экономическая

оценка предлагаемой технологии. Технико-экономи-

ческие показатели и сопоставление их с показателями передовых отече-

ственных и зарубежных предприятий.

Проектные организации, использующие при проектировании техноло-

гические регламенты, обязаны согласовывать принимаемые ими проектные ре-

шения в технологической части с разработчиками технологических регламен-

тов. Это согласование оформляется соответствующими протоколами.

Разработчик технологического регламента и проектная

организация, ис-

пользовавшая в своем проекте этот технологический регламент, обязаны участ-

вовать в пусконаладочных работах, освоении оборудования и технологии до

достижения на запроектированном предприятии проектных показателей.

АО «Механобр-инжиниринг» утвердило свой стандарт предприятия

«Технологический регламент» СТП 1402.056-95, в котором детально определе-

ны необходимые исходные данные для проектирования. Ниже излагаются эти

требования

в несколько сокращенном виде.

Исходные данные для проектирования

1. Характеристика перерабатываемого сырья

1.1. Технологические типы руды.

1.2. Технологические сорта.

1.3. Каждый технологический сорт руды характеризуется следующими

данными: минералогический состав, химический состав и данные фазо-

вого анализа. Дополнительно указывается вкрапленность основных

рудных и нерудных минералов по крупности, форме выделения (неруд-

ных с учетом комплексного использования сырья).

1.4. Физико

-механические свойства каждого технологического сорта: мак-

симальная крупность руды, крепость (по шкале Протодьяконова), плот-

ность, влажность, угол естественного откоса.

1.5. Оценка изменчивости основных параметров качества (минеральный и

химический составы, структурно-текстурные особенности, физико-

механические свойства) и технологических свойств руды.

1.6. Допустимые колебания качества руды и их влияние на технологиче-

ские показатели

и расход реагентов.

1.7. Необходимость радиометрической сортировки,

в том числе:

- крупнопорционная сортировка (думпкары, самосвалы, вагонетки) с

указанием крупности исходной руды и массы порций,

- мелкопорционная сортировка (на ленте конвейера) с указанием круп-

ности и высоты слоя на ленте,

- покусковая сортировка.

1.8. Необходимость усреднения руд и рекомендации по их усреднению пе-

ред

переработкой.

1.9. Необходимость раздельной (по сортам) переработки руд.

1.10. Необходимость промывки руд перед переработкой.

2. Описание технологического процесса (по вариантам рекомендуемых схем).

Каждая позиция (от 2.1 до 2.11) заканчивается рекомендациями по выбору

оборудования с учетом удельных нагрузок.

2.1. Дробление и грохочение.

Данные о дробимости исходной руды, содержание первичных шламов, оп-

ределяемое промывкой руды. Характеристика продуктов

дробления по каж-

дой стадии по табл. 1.1.

Таблица 1.1

Дробление

Крупное Среднее Мелкое

Характеристика продукта

исходн. дробл. исход. дробл. исход. дробл.

1 2 3 4 5 6 7

1. Крупность (-) – (+), мм, %

2. Насыпная плотность, т/м

3. Угол естественного отко-

са, градус

2.2. Измельчение.

Измельчаемость руды (с указанием склонности к переизмельчению). Опти-

мальная крупность измельчения для раскрытия минералов, процент от об-

щей массы класса минус 0,074 мм и плюс 0,2 мм с указанием коэффициента

измельчаемости руды по сортам. Рекомендации по стадийности измельчения

с учетом возможности применения самоизмельчения и рудно-галечного из-

мельчения. Ситовые характеристики продуктов

измельчения по стадиям в

табл. 1.2.

Таблица 1.2

Выход материала по классам

Стадия из-

мельчения

(-) мм – (+) мм

Т:Ж

(% твердого)

1 2 3 4 5

1 -я

2 -я

3 -я

2.3. Сортировка (сепарация) руды.

Обоснование применения метода. Схема и режим. Характеристика ис-

ходных и конечных продуктов (гранулометрический состав);

2.4. Обогащение в тяжелых средах, отсадка, другие аппараты гравитацион-

ного обогащения

Обоснование применения метода. Схема и режим. Характеристика ис-

ходных и конечных продуктов. Вид, расход и схема регенерации утяже-

лителя.

2.5. Классификация. Оптимальное отношение

твердого к жидкому в продук-

тах классификации. Характеристика крупности слива по классам -0,074

мм и +0,2 мм.

2.6. Флотация.

Технологическая схема флотации, включающая:

- наименование операций;

- продолжительность кондиционирования, аэрации и флотации;

- выход твердого от исходной руды;

- плотность всех продуктов флотации;

- точки подачи всех реагентов.

Наименование и расход реагентов по точкам подачи

и операциям. Тех-

нологические показатели обогащения руды с указанием качества кон-

центратов и извлечения по каждому основному металлу. Зависимость

извлечения металлов от степени измельчения руды. Гранулометриче-

ский и химический анализ концентратов и отвальных хвостов. Целесо-

образность осуществления межстадиальных циклов флотации.

2.7. Комбинированные схемы обогащения (применение химических, гидро-

и биометаллургических методов доводки

некондиционных концентра-

тов).

Обоснование применения метода. Схема и режим. Характеристика ис-

ходных и конечных продуктов.

2.8. Магнитное и электрическое обогащение.

Обоснование применения метода. Схема и режим. Характеристика ис-

ходных и конечных продуктов.

2.9. Фильтрация и сгущение.

Данные по обесшламливанию и сгущаемости концентратов, промпро-

дуктов и хвостов при необходимости.

2.10. Характеристика отвальных хвостов.

Перечень основных, благородных

и сопутствующих металлов, и приме-

сей в процентах или граммах на тонну. Гранулометрический состав в

процентах по семи классам крупности.

Наличие токсичных реагентов.

Плотность, т/м

Кинетика осветления хвостов.

Способ очистки сточных вод для водооборота и сброса в естественный

водоем.

2.11. Водно-шламовая схема.

Данные по балансу водопотребления на заданную производительность,

Т:Ж по каждой операции (или процент твердого).

2.12. Баланс металлов.

Данные по балансу основных полезных компонентов – металлов по ка-

ждому из конечных продуктов с учетом

благородных и сопутствующих

металлов. Данные приводятся по каждому технологическому типу (сор-

ту) руды отдельно с учетом безвозвратных потерь (в случае их раздель-

ной переработки). Баланс сводится по совокупности всех операций,

включая рудоподготовку.

2.13. Реагенты.

Характеристика свойств реагентов: концентрация, г/л, вязкость, токсич-

ность (ПДК), взрывоопасность, пожароопасность, электропроводность,

коррозионные свойства, наличие резких

запахов. Указание о способах

растворения и приготовления по каждому из новых реагентов. Темпера-

тура застывания и кристаллизации (для новых реагентов). Расход на од-

ну тонну перерабатываемой руды. Способ обезвреживания при перели-

ве и сбросе.

2.14. Материалы, используемые в технологии.

Расход шаров, расход стержней, кг/т руды. Рекомендуемые диаметры

шаров и стержней

для каждой стадии измельчения.

3. Рекомендации по эксплуатации оборудования.

Схема цепи аппаратов. Производительность. Режим работы оборудования.

Коэффициент использования оборудования. Особенности условий работы:

влажность, коррозия, абразивность среды, температура. Рекомендации по

защите оборудования от воздействий среды.

4. Контроль и управление технологическим процессом.

4.1. Опробование руд и продуктов обогащения.