книги из ГПНТБ / Федосеев, В. А. Экономика обогащения железных руд

Т а б л и ц а 111-19

Коэффициент экстеиенвиой нагрузки оборудонания фабрик магнитной сепарации

технических мероприятий, направленных на улучшение санитар­ ных условий труда, а также снижения объема производства концентрата на ряде действующих фабрик. Снижение фондо­ емкости за период с 1965 по 1970 г. является результатом резкого уменьшения удельного веса новых фабрик, вводимых в эксплуа­ тацию в этот период. Удельный вес новых фабрик по исходной

Коэффициенты экстенсивной нагрузки оборудования фабрик мокрой магнитной сепарации колеблются от 0.68 до 0.96 (табл. Ш-19). Эти показатели значительно выше аналогичных показа­ телей, полученных на фабриках, работающих по другим методам обогащения руд.

Структура себестоимости 1 т концентрата, представленная в табл. Ш-20, показывает значительные колебания ее по рассма­ триваемым фабрикам. Это объясняется в основном резким разли­ чием себестоимости обогащаемой руды, что связано с неодинако­ выми горнотехническими условиями добычи руд.

Особенностью мокрого магнитного обогащения является его большая материальность и энергоемкость. Расход электроэнергии, воды и вспомогательных материалов на 1 т перерабатываемой руды по наиболее крупным фабрикам приведен в табл. Ш-21.

Структура затрат на обогащение железных руд мокрой магнит­ ной сепарацией (табл. III-22) показывает, что расходы по переделу

50

Т а б л и ц а Ш-20

Структура себестоимости концентрата мокрой магнитной сепарации, %

связаны с большими энергетическими затратами, высокими за­ тратами на текущий ремонт и содержание основных средств и амортизацию. Указанные расходы составляют 75—90% от сто­ имости переработки руды. Это объясняется тем, что в процессе мокрой магнитной сепарации выделяются более богатые но со­ держанию железа концентраты. Увеличение глубины обогаще­ ния железных руд существенно влияет на структуру себестоимости концентрата в части увеличения расходов по переделу за счет повышения удельного веса затрат на измельчение и магнитную сепарацию.

Высокий удельный вес расходов на текущий ремонт и содержание основных средств связан в основном с недостаточной надеж­ ностью работы оборудования, которое в среднем 5—10% кален­ дарного времени простаивает на ремонтах. Основной удельный вес в затратах на текущий ремонт занимают расходы на заработную плату рабочих, занятых текущим ремонтом. Штаты ремонтных рабочих на всех фабриках весьма значительные. Расходы на зар-

4* 51

Т а б л н ц a IIt-2i

Расход на 1 т исходной руды электроэнергии, воды и вспомогательных материалов при обогащении мокрой магнитной сепарацией

плату основных производственных рабочих сравнительно неве­ лики и составляют 5—10% общих затрат по обогащению.

Уровень эксплуатационных и капитальных затрат на соб­ ственно магнитную сепарацию определяется в основном круп­ ностью материала, подвергаемого магнитной сепарации (табл. HI-

52

ших неиспользованных резервах повышения производительности труда на ряде фабрик.

В перспективе магнитная сепарация по-прежнему будет ши­

Распределение удельных затрат на 1 т исходного материала по стадиям мокрой магнитной сепарации

Широкое применение она найдет при обогащении слабомагнит­ ных руд.

В настоящее время на большинстве обогатительных фабрик применяется мокрая магнитная сепарация. Однако внедрение

53

Т а б л и ц а Ш-25

Производительность труда по фабрика»! мокрого магнитного обогащения

сухих методов обогащения (сухая магнитная сепарация, электро­ сепарация) после сухого измельчения (аэрофол, струйное, безшаровое) экономически эффективно, хотя промышленное внедре­ ние их связано со значительными конструктивными изменениями аппаратуры обогатительных фабрик.

Сухая магнитная сепарация и электросепарация могут при­ меняться для обогащения магнетитовых кварцитов, а также для окисленных железистых кварцитов после их восстановительного обжига. Особенно перспективно в этом случае применение сухой магнитной сепарации.

Электрические методы обогащения находят все более широкое применение. Они могут использоваться как самостоятельно, так и в комбинации с магнитным, обжиг-магнитным и другими методами обогащения. В первом случае — для непосредственного обогащения, во-втором — как подготовительная операция (обес­ пыливание и классификация после сухого измельчения) перед магнитной сепарацией. Наиболее экономически эффективной схемой обогащения на основе электрической сепарации являет­

54

сопутствующие минералы, такие как апатит, биотит, гиперстен. При обогащении на Оленегорском ГОКе железистых кварцитов с содержанием 38.5% железа (крупность 0.15—0.07 мм) были получены концентраты, содержащие 68.6% железа, а из товар­ ного концентрата (60% железа) — высококачественный концен­ трат с содержанием железа 68.8%.

В Канаде при обогащении руд месторождения Гренсберг, измельченных до 0.3—0.075 мм и содержащих 55% железа, электросепарацией выделяется концентрат с содержанием 69.4% железа. Производство такого концентрата рентабельно.

Основным затруднением для широкого внедрения сухих мето­ дов обогащения является пылеобразование. Это требует допол­ нительных капитальных вложений на пылеулавливание. Однако технико-экономические расчеты показывают, что экономическая эффективность от внедрения сухих методов обогащения очевидна. Внедрение сухого обогащения позволяет повысить содержание железа в концентратах до 70% и снизить содержание кремнезема до 1 %, при этом значительно повышается металлургическая цен­ ность таких концентратов. При использовании этих концентратов в доменном производстве существенно возрастает интенсивность доменной плавки, производительность доменных печей увеличи­ вается на 4—5% на каждый процент содержания железа в кон­ центрате сверх 60%. Эксплуатационные расходы при обогащении руды на обогатительной фабрике, работающей по схеме сухого обо­ гащения, значительно ниже, чем на фабрике мокрого магнитного обогащения за счет меньшего расхода воды, металла, электро­ энергии, увеличения срока службы сепараторов и др. Численность промышленно-производственного персонала в этом случае также существенно ниже, что резко сокращает затраты по заработной плате в расходах по переделу.

Таким образом, широкое внедрение методов сухого обогащения будет сопровождаться значительным экономическим эффектом.

§ 4. Обжиг-магнитное обогащение

При подготовке железных руд к плавке применяются следующие виды обжига: обжиг с целью удаления летучих примесей (угле­ кислоты) и гидратной влаги, обжиг для удаления некоторых вред­ ных примесей (серы, мышьяка), окислительный и восстановитель­ ный обжиг. Первый вид обжига применяется для обогащения сидетиров, в процессе которого удаляется углекислота, гидратная влага, частично сера и другие примеси, после чего они направ­ ляются в доменную плавку. Обжиг сидеритов осуществляется в настоящее время на Саткинском металлургическом заводе в двух шахтных печах производительностью 500 т/сутки каждая. Сиде­ риты содержат 30—33% железа. Обжиг ведется доменным газом при температуре 1000—1100° С на материале крупностью —70 мы.

55

Обожженные сидериты без обогащения направляются в домениыепечи, составляя при этом 30—40% от веса шихты.

Окислительный и восстановительный обжиг при обжиг-маг- нитном обогащении применяется для придания обжигаемой руде магнитных свойств: при окислительном (маггемитизирующем) обжиге за счет перевода немагнитной модификации a Fe20 3 в маг­ нитную у Fe20 3 (маггемит); при восстановительном обжиге за счет восстановления до Fe3Od.

Анализ многочисленных исследований, выполненных в СССР

и за рубежом, показал, что получение искусственного магнетита целесообразно осуществлять при максимально возможных темпе­ ратурах. В этом случае процесс обжига протекает более интен­ сивно (повышается удельная производительность печей). Кроме того, происходит укрупнение зерен полезных минералов, что в свою очередь приводит к более высоким показателям обогаще­ ния. Поэтому верхний предел температуры процесса обжига дол­ жен ограничиваться только температурой размягчения руды [161.

Обжиг-магнитный метод обогащения является одним из эф­ фективных методов обогащения мелко- и тонковкрапленных окис­ ленных п полуокисленных бедных руд, а также бурых железня­ ков. Большое практическое значение имеет применение обжигмагннтного метода для обогащения окисленных кварцитов, добываемых попутно на горнообогатнтельных комбинатах Криво­ рожского бассейна и направляемых в отвалы и складируемых.

В настоящее время совершенствованию технологии обжигмагнптного обогащения уделяется много внимания в СССР и за рубежом. Однако обжиг-магнитный метод обогащения железных руд в СССР не получил пока широкого промышленного при­ менения.

Широкому внедрению обжиг-магнитного метода я промышлен­ ность препятствует не вполне удовлетворительные экономические показатели этого процесса, обусловленные высокими затратами на топливо для обжига (до 10% условного топлива от веса руды) и низкой производительностью обжиговых печей. Создание высо­ копроизводительных и экономичных агрегатов для обжига позво­ лит повысить экономическую эффективность указанного способа обогащения и повлечет за собой широкое внедрение его в практику обогащения железных руд.

Для восстановительного обжига руд могут применяться сле­ дующие агрегаты: 1) вращающиеся трубчатые печи, 2) реакторы (печи кипящего слоя) 3) шахтные печи, 4) печи со взвешеннофонтанирующим слоем. В промышленных условиях применяют только вращающиеся и шахтные печи.

Метод обжига, основанный на принципе кипящего слоя, по­ лучил в настоящее время широкое распространение при осущест­ влении гетерогенных процессов в различных отраслях промышлен­ ности как в СССР, так и за рубежом. Широкое применение про­

56

цессов с кипящим слоем обусловило многообразие различных конструкций печей.

Применение вращающихся трубчатых печей для обжига руд имеет ряд преимуществ перед реакторами кипящего слоя. Вра­ щающиеся печи не предъявляют жестких требований к крупности и влажности загружаемых материалов. Они работают на всех видах газообразного и твердого топлива и отличаются низким расходом его (4—5% условного топлива от веса руды). Расход электроэнергии также сравнительно небольшой и в среднем составляет 2.5 квт-ч на 1 т руды. Вращающиеся печи отличаются низким износом механического оборудования.

К недостаткам вращающихся печей относятся сравнительно высокие капитальные вложения и наличие вращающихся частей и уплотнительных устройств, значительно усложняющих кон­ струкцию печи.

В настоящее время в СССР имеется несколько опытно-про­ мышленных установок с трубчатыми вращающимися печами, и действующая промышленная обжиг-магнитная фабрика.

Т а б л и ц а 111-26

Основные технологические показатели работы трубчатых вращающихся печен

Обжиговые фабрики и установки

57

Основные технологические показатели работы трубчатых вра­ щающихся печей приведены в табл. Ш-26. Промышленные испы­ тания на опытно-промышленных установках «Сибэлектросталь» и 10Г0К были использованы при проектировании обжиговой фабрики Криворожского ЦГОКа. Введение в эксплуатацию в в 1963 г. обжиг-обогатительной фабрики на Криворожском ЦГОКе для обогащения криворожских окисленных кварцитов положило начало промышленного освоения этого метода. В настоящее время здесь работает около 30 вращающихся печей со средней производительностью 48.5 т/час. Обожженная руда обогащается на шести секциях обогатительной фабрики, производительностью 190 т/час. каждая. За период с 1902 г. и по настоящее время были испытаны различные схемы обогащения. Наиболее высокие ре­ зультаты получены по схеме, включающей три стадии измельчения

ичетыре стадии магнитной сепарации.

В1970 г. обжиг-магнитпым способом обогащения было полу­ чено 3.5 млн т концентрата, или 2.9% от общего производства товарного концентрата. Содержание железа в концентрате соста­ вило 61.4%. Выход концентрата от исходной руды — 31.3%. Однако извлечение железа в концентрат остается сравнительно нпзким — 61.8%.

Себестоимость обжига в пересчете на 1 т обожженной руды составляет 2.4 руб., а себестоимость концентрата около 12.5 руб.

Структура затрат на обжпг 1 т руды на Криворожском ЦГОКе характеризуется следующими данными:

Подавляющая часть затрат в расходах по обжигу падает на топливо (44.6%), энергию (18.6%), текущий ремонт и содержание основных средств (16.7%). Основными резервами снижения себе­ стоимости' концентрата обжиг-магпитпого обогащения являются дальнейшее снижение затрат па обжиг, повышение содержания же­ леза в концентрате и увеличение его выхода. Снижение затрат

58

на обжиг может быть осуществлено, в частности, путем утилиза­ ции тепла отходящих газов печи и выгружаемой из печи обож­ женной руды. Повышение содержания магпетптового железа в обожеиной руде и концентрате достигается путем улучшения и стабилизации качественных показателей обжига.

Иа Камыш-Бурунском комбинате с I960 г. пущена в эксплу­ атацию опытная фабрика для обжиг-магиитиого обогащения керченских табачных руд [21].

Основной особенностью табачной руды, определяющей пока­ затели ее обжига и последующего обогащения, являются значи­ тельное содержание в ней внешней и кристаллизационной влаги, достигающей 35—36%, тонкая вкрапленность рудных минералов и высокое содержание железа в .минералах пустой породы.

Себестоимость 1 т концентрата обжиг-магиитного обогащения табачной руды, получаемого па опытной фабрике при проектной

еепроизводительности 90 тьтс. т концентрата в год, составляет

11.8руб. Такая себестоимость обусловлена высокими затратами на топливо (2.7 руб.), амортизацию (2.2 руб.) и заработную плату (1.5 руб.). При максимальной производительности опытной фаб­ рики (около 170 тыс. т концентрата в год) себестоимость 1 т кон­ центрата при прочих равных условиях может быть снижена до

Для дальнейшего улучшения технико-экономических показа­ телей работы печи предусматривается утилизация тепла отходя­ щих газов печи и выгружаемой из печи обожженной руды.

Разработанная промышленная технология обжиг-магнитного обогащения табачных руд на опытной фабрике рекомендуется для проектируемой обогатительной фабрики № 2 Камыш-Бурун- ского комбината. Технико-экономические расчеты, выполненные с учетом опыта эксплуатации обогатительной фабрики, показы­ вают, что на обогатительной фабрике № 2 при использовании в ка­ честве топлива природного газа (по оптовой цене) себестоимость 1 т концентрата составит 5.6—6.4 руб. в зависимости от вариантов схем обогащения.

Опытно-промышленная установка с трубчатой вращающейся печыо на ЮГОКе была сооружена в 1959 г. в связи с необхо­ димостью проверки обжиг-магнитного обогащения бедных окислен­ ных руд в промышленных условиях перед вводом в эксплуатацию Криворожского ЦГОКа, Опытная промышленная установка вклю­ чает отделение дробления и обжига окисленной руды. Магнитное обогащение обожженных руд предусмотрено на обогатительной фабрике М 1.

Анализ результатов промышленных испытаний показал, что обожженные руды могут обогащаться по существующим схемам магнитной сепарации, но с более низкими технико-экономическими показателями по сравнению с магнетитовыми кварцитами.

59