Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

239

15.7. Нормирование потерь полезных компонентов на обогатительных

фабриках

Правила охраны недр при переработке минерального сырья, утвержден-

ные Госгортехнадзором России 6 июня 2003 г., обязывают предприятия, осуще-

ствляющие первичную переработку получаемого ими из недр минерального

сырья, обеспечить «наиболее полное использование продуктов и отходов пере-

работки, содержащих полезные компоненты».

С этой целью для предприятий устанавливаются максимально допусти-

мые содержания основных и попутных

полезных компонентов в отходах пере-

работки (нормативы потерь). Пересчет нормативов потерь производится при

значительном изменении качества сырья или при существенном изменении

экономических условий переработки. Нормированию подлежат потери на всех

стадиях переработки.

Для действующего горно-обогатительного предприятия норматив извле-

чения

(и потерь) определяется как функция вещественного состава сырья,

допустимого случайного отклонения извлечения от достигнутого максимума и

возможного прироста за счет внедрения новых технологических решений:

= ε

– 2S

+ ∆ε

где

– технологически возможное извлечение в виде огибающей (максималь-

ной) кривой обогатимости в зависимости от вещественного состава

сырья в период расчета норматива потерь;

– среднеквадратичное отклонение извлечения по периоду времени,

предшествующему периоду расчета норматива потерь;

∆ε

– величина прироста извлечения для набора организационно-

технических мероприятий, обеспечивающих максимальный суммар-

ный эффект.

В качестве норматива потерь принимается величина

100 –

Нормирование потерь основывается на качественном контроле за состоя-

нием технологического процесса и достаточном объеме научно-

исследовательских работ по снижению потерь.

Нормируемыми потерями при переработке минерального сырья являются

потери, зависящие от качества поступающего на переработку сырья, связанные

с природным вещественным составом и принятой технологией переработки.

Устанавливаются проектные, текущие и перспективные нормативы

по-

терь.

Проектные нормативы потерь устанавливаются при разработке проектов

строительства (реконструкции) предприятия по номенклатуре основных и по-

путных компонентов, в утвержденных запасах, на основе экономических оце-

нок вариантов добычи, рудоподготовки, обогащения, металлургической, хими-

ческой переработки по каждому виду (разновидности) сырья. Проектный нор-

матив потерь компонентов включается в состав проекта предприятия.

240

Текущие нормативы устанавливаются применительно к плановому соста-

ву перерабатываемого сырья, как правило, на пятилетний период или на 1 год

по детализированной номенклатуре видов перерабатываемого сырья и продук-

тов переработки на действующих предприятиях.

При разработке мероприятий по совершенствованию технологического

процесса или программы (проекта) реконструкции предприятия по переработке

полезного ископаемого, обеспечивающей снижение потерь, разрабатываются

перспективные нормативы потерь.

Нормированию подлежат все технологические виды потерь. Не подлежат,

как правило, нормированию механические потери, в т. ч. и при транспортиро-

вании до потребителя. В общем случае допущенные механические потери по

факту своего образования должны относиться к сверхнормативным потерям с

применением за них экономических санкций. На всех предприятиях по

перера-

ботке минерального сырья должны ежегодно разрабатываться и осуществлять-

ся меры по борьбе с механическими потерями.

Норматив потерь (извлечения) на действующем предприятии, как прави-

ло, не должен быть выше потерь (ниже извлечения), установленных проектом

строительства (реконструкции) предприятия по переработке сырья, а также

учитывать результаты последующих исследовательских работ по повышению

извлечения полезных

компонентов.

В отдельных случаях норматив потерь (извлечения) может быть выше

(ниже) проектного на нормативный период освоения проектной мощности

вновь построенного предприятия по переработке минерального сырья.

Основой установления нормативов являются:

- фактические технологические показатели работы предприятия;

- данные научно-исследовательских работ (исследования обогатимости),

полупромышленных и промышленных испытаний по переработке отдельных

промышленных типов

(сортов) перерабатываемого сырья или их смесей;

- проекты строительства (реконструкции) предприятия, программы (про-

екты) реконструкции и технического перевооружения действующих предпри-

ятий на базе прогрессивной техники и технологии;

- плановые, проектные и прогнозные данные по качеству сырья, подле-

жащего переработке, результаты эксплуатационной разведки и геолого-

технологического картирования.

Для действующих предприятий текущий базовый

норматив ε

складыва-

ется:

а) из технологически обусловленного (базового) извлечения, связанного с

качеством поступающего на переработку сырья и принятой проектной техноло-

гией –

;

б) статистически определенного вероятного отклонения извлечения от

максимально возможного для действующей технологии и вещественного соста-

ва перерабатываемого сырья (2S

= ε

– 2S

Соответственно базовый норматив потерь составит 100 –

241

Технологически обусловленное извлечение определяется как огибающая

поля корреляции для извлечения за предыдущий год (рис. 15.14). Обычно поле

корреляции извлечения от массовой доли одноименного компонента в питании

имеет четко выраженную верхнюю границу, по которой и проводится огибаю-

щая. Если наблюдаются отдельные точки над этой плавной границей, с уверен-

ностью можно полагать наличие ошибки

в их расчетах. Нижняя граница поля

корреляции всегда размыта.

Рис.15.14. К объяснению получения базового норматива извлечения

После вычисления S

находится базовый норматив (см. рис. 15.14) как ре-

ально допустимое извлечение в зависимости от качества поступающего сырья

α.

Качество (стабильность) технологического процесса, достигнутое на дей-

ствующем предприятии, непосредственным образом будет сказываться на ве-

личине

. Чем больше разброс в показателях фабрики для одного и того же ка-

чества руды, тем меньший базовый норматив будет найден для нее.

Строгого технологического обоснования нахождения базового норматива

по формуле

= ε

– 2S

нет. Это вызывает сомнения в обоснованности такого

норматива извлечения. Считается, что такой базовый норматив слишком зани-

жен, что позволяет предприятиям «законно» оправдывать недостаточно высо-

кие показатели. Несколько сглаживает это добавка

∆ε

для перспективного

норматива, предполагающая увеличение извлечения (снижения потерь) при ус-

ловии внедрения обоснованных технических решений по увеличению извлече-

ния, но это не снимает необоснованности назначения норматива в целом.

Произвольность назначения базового норматива вычитанием 2S

не изме-

няется при выборе любой другой величины (есть предложения вычитать 1S

так как очевидно, что поле корреляции

ε – α предопределяется не только каче-

ством работы технологического персонала, но и другими объективными причи-

нами, среди которых выделяются такие, как производительность по исходному,

состояние оборудования и изменение вещественного состава руды (в пределах

сорта).

Огибающая

зависимость

= f(α)

Базовый

норматив

= ε

– 2S

242

Поэтому более обоснованными являются предложения находить базовый

норматив как функцию, включающую кроме

α и эти факторы. Так как прово-

дить многомерную огибающую без разработки специальных методик затрудни-

тельно, предлагается получать уравнение множественной регрессии, сопровож-

дающееся отбраковкой сильно отклоняющихся в меньшую сторону показателей

работы опять-таки некоторым произвольным образом. Такая процедура услож-

няет расчеты, а в качестве норматива устанавливается фактическая линия рег-

рессии с

произвольно отбракованными сменами.

Предлагается следующий подход к установлению базового норматива из-

влечения.

С целью сохранения простоты и наглядности целесообразно заменить на

рис. 15.14 аргумент

α (массовую долю ценного компонента) на К – количество

ценного компонента в исходном продукте. Так как К = М

α, где М – производи-

тельность по исходному, то тем самым наиболее сильно влияющий (кроме

α)

фактор – производительность – будет непосредственно включен в базовый

норматив (рис. 15.15). Опыт такой обработки показал, что поле корреляции ста-

новится более определенным: меньше выбросов в нижнюю сторону, качествен-

нее очерчивается верхняя граница.

Состояние оборудования вводить в явном виде в норматив нецелесооб-

разно. Это значит, что при подготовке статистического массива и обработке

показатели

смен, проводимых с отклонениями от технологического регламента,

следует обоснованно исключить. Это, в частности, смены, в которые произво-

дились остановки и пуски основного оборудования (неполные смены), смены,

проведенные с зафиксированными в журналах нарушениями технологических

режимов.

Очевидно, после этого следует выделить в массиве сомнительные дан-

ные. Обычно это видно по расположению точек на

поле корреляции. Выделен-

ные данные следует проверить по всем доступным первичным документам и,

найдя ошибку (описку и т.п.), исправить их. В случае невозможности такого

исправления сомнительные данные следует исключить из рассмотрения, но

приложить к расчету норматива с указанием причин исключения.

Для отсортированных таким образом данных находим среднее значение

извлечения

ε . Это значение по смыслу совпадает с базовым значением норма-

тива, находимым для средних значений аргументов. Однако в этом случае ис-

ключается процедура вычитания величины 2S

, и фиксируется достигнутое

предприятием среднее значение извлечения

(

)

Кε для средних условий

(ис-

ключая данные, полученные с отклонениями от технологического регламента).

243

Рис.15.15. Предлагаемый вариант получения базового норматива извлечения

Учет влияния вещественного состава руды целесообразно осуществлять

путем построения полей корреляции для искомого компонента с другими

влияющими и получения аддитивной огибающей функции.

Так для медно-цинковых обогатительных фабрик для получения норма-

тива извлечения для меди нужно построить два поля корреляции

= f(K

) и

= f(K

), рис. 15.16.

Рис.15.16. Получение норматива извлечения для медно-цинковой фабрики

(учет влияния вещественного состава руды)

Тогда при вычисленных значениях

ZnCu

;;ε КК и найденных функциях

()

ε K

()

ε K

базовый норматив для извлечения меди

()

[]

()

[

]

CuZn

CuCu

εεεεεε КККК −+−+=

= Мα

Сомнительный

результат

(

)

(

)

Кf=

()

[]

ттбб

εεεε −+=

Сомнительный

результат

(

)

ε К

(

)

ε К

(

)

ε К

()

ε К

244

А при вычисленных значениях

ZnCu

;;ε КК

и найденных функциях

()

ε K

()

ε K

базовый норматив для извлечения цинка

()

[]

()

[

]

ZnCu

ZnZn

εεεεεε КККК −+−+=

Таким образом, технологически более обоснованно норматив извлечения

определять так:

1. Формируется массив показателей работы фабрики за предыдущий год,

включающий массовые доли основных и мешающих компонентов, производи-

тельность, нарушения технологического регламента.

2. Выполняется сортировка массива путем выделения в отдельную таб-

лицу результатов, полученных с нарушениями технологического регламента.

3. Строятся поля корреляции как

функции извлечений от расходов ком-

понентов К (а не от массовых долей

α).

4. Выполняется проверка сомнительных результатов и их исправление

или исключение.

5. Вычисляются средние значения всех величин.

6. Строятся огибающие полей корреляции, и определяются зависимости

извлечений от расходов компонентов.

Записываются нормативы извлечений в виде

() ()

[

]

jiji

КК

ттбб

εεεε −+=

∑

Здесь

– базовый норматив извлечения i-го компонента;

– среднее значение извлечения i-го компонента для отсортированного

и исправленного массива исходных данных;

(

)

– технологически возможное извлечение i-го компонента в зави-

симости от изменения расхода

j-го компонента (i может быть равно j);

(

)

– технологически возможное извлечение для среднего значения

расхода

j-го компонента

K ;

k – число учитываемых в нормативе компонентов (основной и мешаю-

щие).

Изложенный подход является технологически обоснованным и исключа-

ет произвольные вычитания среднеквадратичных отклонений.

245

Глава 16.

ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

16.1. Виды испытаний

Испытания технологических схем обогащения, разработанных в лабора-

торных условиях, проводят с целью проверки прогнозируемых технологиче-

ских показателей в условиях непрерывного и замкнутого по циркуляционным

потокам процесса. Степень приближения условий испытаний к промышленным

определяется задачами испытаний.

По этому признаку испытания делятся:

- на укрупненные

лабораторные;

- полупромышленные;

- промышленные.

Укрупненно-лабораторные испытания – это испытания, проводимые в

непрерывном режиме по полной схеме обогащения, собранной на лаборатор-

ном оборудовании. Производительность такого оборудования не превышает

100 кг/ч.

В результате испытаний составляют товарный баланс металлов (компо-

нентов), нарабатывают необходимую массу концентратов для последующих

испытаний, оценивают качество хвостов с целью

их последующего использова-

ния.

На основании результатов укрупненных лабораторных испытаний со-

ставляют технологический регламент или технологическое задание для подго-

товки к последующим полупромышленным испытаниям.

Полупромышленные испытания являются контрольными. Они прово-

дятся в непрерывном режиме с полным воспроизводством рекомендуемой тех-

нологической схемы, в том числе водооборота и очистки воды и воздуха.

Производительность

установки превышает 100 кг/ч и должна быть дос-

таточной для составления товарного баланса не менее, чем за сутки; наработки

концентратов в количествах, достаточных для их окускования либо переработ-

ки в соответствующих условиях и организациях; наработки хвостов для произ-

водства опытных партий строительных и других материалов.

Результатом является технологический регламент для

проектирования

промышленных горно-обогатительных комбинатов.

Организации, выполняющие исследования на обогатимость и состав-

ляющие технологические регламенты, нуждаются в установках для полупро-

мышленных испытаний.

При крупных организациях существуют полупромышленные фабрики,

содержащие традиционные для каких-либо руд технологические цепочки обо-

рудования. Это, как правило, дробилки среднего и мелкого дробления, установ-

ки для сухих и

мокрых процессов обогащения крупнокусковых продуктов,

мельницы и классификаторы и установки для сухого и мокрого обогащения из-

мельченных продуктов, сгущения, фильтрации и сушки. Производительность

таких фабрик начинается с величины 100 кг/ч, но чаще несколько тонн в час,

246

доходя на опытно-промышленных секциях горно-обогатительных комбинатов

до 60-75 т/ч.

Чем полнее испытана предлагаемая технологическая схема, тем надеж-

нее показатели, которые следует получить после строительства обогатительной

фабрики.

Обычно полупромышленные испытания проводятся на опытной обога-

тительной фабрике в непрерывном режиме достаточно длительный промежуток

времени, позволяющий составить баланс металлов (компонентов) и наработать

достаточное количество концентратов для их оценки.

Перед строительством крупной обогатительной фабрики строят опыт-

ную (пилотную) установку (фабрику), на которой отрабатывают режим и при-

обретают опыт работы с рудой перед пуском основной фабрики. Так, перед

строительством фабрики на новом месторождении, открытом в 1990 году в Ав-

стралии, проектировалась обогатительная фабрика производительностью

5 млн

т в год (массовая доля свинца в руде 2 % и цинка - 12 %). Производи-

тельность фабрики в 2001 году составила по металлам 500 тыс. т цинка и

40 тыс. т свинца.

Для решения всех вопросов на промплощадке фабрики в 1995 г. была

сооружена опытная обогатительная установка (ОПУ) производительностью 20

т/ч для исследования обогатимости руды на пробах карьеров

и подземных вы-

работок. Было выработано 5 тыс. т концентрата, направленного в опытную

плавку. В итоге на ОПУ была окончательно отработана схема обогащения, а

получаемый концентрат испытан потребителями. На основе работы ОПУ был

разработан проект и построена фабрика Century. 96 % получаемой прибыли

приходится на цинк, 3 % на серебро и 1 % на свинец. Общие капитальные за-

траты составили 1,2 млрд долл. [107].

На фабрике установлена одна мельница полусамоизмельчения 11х5,5

м с приводом 12 тыс. кВт и одна мельница МШЦ-6,1х9,9 с приводом мощно-

стью 6,7 тыс. кВт. В операциях перечистки концентратов применено ультра-

тонкое измельчение до 6,5 мкм.

На фабрике установлены 71 камера ОК-100 ТС и пять камер ОК-50 ТС.

Поставлена также флотомашина

ОК-200 ТС (емкость камеры 200 м

), установ-

ленная в цикле контрольной цинковой флотации.

Опытная фабрика строится и на Удоканском месторождении меди в

России.

Промышленные испытания применяют для отработки и проверки тех-

нологии нетрадиционных видов минерального сырья, обработки и проверки

нового технологического оборудования, а также для уточнения технологиче-

ского регламента при проектировании предприятий освоенного промышленно-

стью минерального

сырья. Производительность промышленных установок со-

ставляет 50-150 т/ч исходного сырья.

Часто для целей промышленных испытаний выделяют опытные секции

на действующих горно-обогатительных комбинатах.

Полученные результаты используют для реконструкции фабрик, если

действующая схема не обеспечивает удовлетворительные показатели.

247

Продолжительность проведения всех испытаний определяется каждый

раз индивидуально в зависимости от типа сырья и массы пробы, сложности и

вариантов испытываемых схем, необходимой массы концентратов.

16.2. Особенности технологических испытаний

Пусконаладочные работы начинают с проверки работы оборудования с

использованием воды, устраняя механические неисправности, течи и т. п. Затем

подают нагрузку, уточняя производительность

всей установки.

Дробление и грохочение. Как самостоятельные операции испытываются

всегда отдельно и особо в связи с существенно большой разницей в крупности

руды на предприятии (600-1200 мм) и в пробе. Регулирование в условиях опыт-

ных фабрик сводится к оценке производительности для обеспечения суточного

запаса дробленой руды в бункерах отделения измельчения.

Возможности проведения

полупромышленных испытаний дробимости

для крупнокускового материала появились с разработкой мобильных дробилок

[108]. Так, в ОАО «Механобр-техника» создана на основе вибрационной щеко-

вой дробилки ВЩД 12х15 передвижная дробильная установка, способная при-

нимать исходный кусок крупностью до 1000 мм. Благодаря отсутствию дина-

мических нагрузок на опоры дробилки не требует фундамента и монтируется

на

передвижной платформе на колесном ходу, т. е. установка может быть ис-

пользована как передвижной испытательный стенд.

Промывка. В лабораторных условиях промывке подвергают материал

крупностью до 10 мм. Опыты по промывке крупнокускового материала прово-

дят только в промышленном, а мелкого - в полупромышленном масштабе. Об-

легчает последующую промывку предварительное замачивание руды, а иногда

и предварительная подсушка.

Радиометрическая (фотометрическая) сепарация. Проводят на мате-

риале крупностью 250 – 25 мм, настраивая сепаратор по эталонным пробам и

получая зависимость массовой доли ценных компонентов в хвостах от условий

сепарации.

ЗАО «Техноген» в г. Екатеринбурге создало опытный участок на основе

РРС фирмы «РАДОС» (г. Красноярск) для испытаний проб любых руд массой

от 100 кг и выше. При этом определяется и разделительный признак для рент-

генорадиометрической сепарации [109].

Участок оснащен сепараторами СРФ-4-50.

Измельчение. Полупромышленные испытания требуют наличия пилот-

ных установок и трудоемки. Чаще всего обходятся лабораторными испытания-

ми измельчаемости на установках периодического действия, с выполнением

опытов в замкнутом (периодическом) цикле при постоянных циркулирующих

нагрузках (200 %)

и переменных периодах измельчения.

Измельчение малообъемных проб в лаборатории до тех же значений

крупности, что и при реальном обогащении (например 90 % -0,044 мм) дает

лучшее раскрытие минерала (магнетита). Вследствие этого прогнозные техно-

логические показатели, получаемые в лаборатории, по массовой доле железа в

248

концентрате и извлечению железа в концентрат всегда на 1,2-1,4 % выше, чем

получаемые при обогащении руды на фабрике.

В ОАО «НИИ Проектасбест» создан комплекс оборудования, который

может быть представлен отдельным модулем, пригодным для испытаний, для

измельчения и классификации сыпучих материалов (рис. 16.1). Комплекс по-

зволяет измельчать и получать фракции -1,0+0,5 мм, -0,5+0,3 мм, -0,3+0,1 мм, -

0,1+0,04 мм

и -0,04+0,0 мм, что в итоге позволяет использовать все фракции

материала (мрамора, известняка, доломита и т.п.) как полезные продукты.

Рис. 16.1 Комплекс оборудования для сухого измельчения и классификации:

1 – бункер-питатель; 2 – дробилка роторная; 3 – элеватор ЭЛГ; 4 – сортировка двухситовая;

5 – каскадно-центробежный сепаратор; 6 – групповой циклон; 7 – рукавные фильтры;

8 – вентилятор.

Гравитационное обогащение. Целесообразно всегда испытание отсад-

кой в крупности – 8 + 3 мм. При получении отрицательных результатов следу-

ет оценить, какая порода при этом выделяется – разубоживающая или рудная.

При получении положительных результатов испытывают гравитационное обо-

гащение в классах – 25 + 4 мм или – 50 + 4 мм, причем хвосты додрабливают до

класса –2(0,5) + 0 мм и обогащают материал на других гравитационных

аппара-

тах либо присоединяют к классу – 3 + 0 мм, полученному при грохочении руды.

Хвосты гравитационного обогащения классов крупнее 0,5 мм обычно

доизмельчают до - 0,5 мм.

Класс – 0,5 + 0,2 мм обогащают на концентрационном столе, классы

мельче 0,074 мм обогащают на шлюзах. При этом создают схемы с контроль-

ными операциями и перечистками.

Испытания тяжелосредной сепарации в лабораторных условиях прово-

дят

на узких классах -25+16; -16+10; -10+5 мм на установке «механическое вед-

ро» объемом 50 л. Плотность суспензии устанавливается с точностью 50 кг/м

Полупромышленные испытания проводились на пробе массой 20 т в

крупности -50+5 мм без разделения на классы, но с отмывкой шламов. Произ-

водительность тяжелосредного конусного сепаратора 3-4 т/ч.

Экономичная опытная гравитационная фабрика построена для перера-

ботки хвостов Вольногорского ГМК, содержащих циркон, рутил, ильменит,