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

где Ет — норматив для приведения разновременных затрат; t — период времени приведения, год.

При сравнении вариантов затраты более поздних лет можно приводить к текущему моменту времени (моменту начала строи­ тельства) илп затраты текущих лет к более позднему сроку (мо­ менту окончаипя строительства или достижения предприятием

.проектной производительности).

В железорудной промышленности в связи с сравнительно дли­ тельным сроком освоения горнообогатнтельнымн предприятиями проектной мощности капитальные вложения рекомендуется при­ водить к году достижения проектной производительности. В этом случае капитальные вложения текущих лет делятся на коэффи­ циент приведения, и формула для исчисления приведенных капи­ тальных вложений имеет следующий вид:

где Ки К2, . . . К, — капитальные вложения по годам строитель­ ства, руб.

Если сравниваемые варианты отличаются также эксплуата­ ционными расходами по годам эксплуатации, то выбор оптималь­ ного варианта производится по минимуму приведенных затрат за срок строительства н эксплуатации предприятия

где С1ф и К,ф — соответственно эксплуатационные расходы и ка­ питальные вложения, приведенные к одному моменту времени, руб.

При расчете себестоимости 1 т чугуна или стали по сравнивае­ мым вариантам обогащения руд затраты на железную руду и флюсы для вновь вовлекаемых в эксплуатацию месторождений принимаются по перспективной (на момент достижения ими проект­ ной мощности) себестоимости. Затраты на топливо (твердое, газообразное, жидкое), электроэнергию, транспорт учитываются пли по прейскурантным ценам и тарифам, и л и по перспективной себестоимости. Иногда расчеты осуществляются в двух вариантах:

Для соблюдения сопоставимости вариантов обогащения тре­ буется также рассчитывать экономические показатели по единой методике, используя единые исходные данные: цены на оборудо­ вание, сырье, основные и вспомогательные материалы, тарифные

60

ставки, нормы выработки и т. д. К основным экономическим факто­ рам, влияющим на выбор метода и установление в пределах выб­ ранного метода оптимальной схемы и глубины обогащения, относятся: себестоимость добычи руды, затраты на обогащение 1 т руды, расходы на транспортировку руды пли концентрата до металлургического завода, стоимость технологического топлива.

Уровень себестоимости руды и затраты на ее обогащение на­ ходятся в обратной зависимости от степени обогащения. Чем выше себестоимость 1 т руды и затраты на обогащение руды в пересчете на 1 т руды, тем больше разница в себестоимости 1 т концентрата, а значит п в величине сырьевой слагаемой себестоимости 1 т чугуна для разных вариантов обогащения.

Затраты по транспортировке руды или концентрата стимули­ руют повышение степени обогащения руды, особенно в условиях неравномерного распределения разведанных запасов железных руд по территории страны.

С т о и м о с т ь технологического топлива при выплавке чугуна н степень обогащения железных руд находятся в прямой зависи­ мости. Чем выше затраты на топливо, тем экономически эффек­ тивнее более глубокое обогащение руд в пределах выбранного метода обогащения.

Обосноваипе оптимальных вариантов обогащения железных руд определяется, как указывалось выше, совокупностью техникоэкономическпх показателей добычи, подготовки и металлурги­ ческого использования при различных методах обогащения

итехнологии дальнейшего передела. Например, на выбор метода

исхемы обогащения большое влияние оказывает способ окускованпя концентратов и технико-экономические показатели окуско-

вання. В случае окомкования концентрата и восстановительного обжига окатышей с применением природного газа для восстанов­ ления окислов железа до металлического достигается удешевле­ ние процесса подготовки руд к плавке и нередко дает больший эффект, чем более глубокое обогащение руд.

Важным обстоятельством при выборе методов и схем обогаще­ ния отдельных типов железных руд является учет возможности совместной плавки подготовленных концентратов, получаемых при обогащении руд различного качества. Например, совместная плавка концентратов, полученных при обогащении высокооснов­ ных и кислых руд, может быть более рациональной, чем повыше­ ние степени обогащения высокоосновных руд прн самостоятельной их плавке.

Для обеспечения народнохозяйственного подхода к выбору вариантов обогащения железных руд оцениваемые варианты сравниваются между собой; технико-экономические показатели лучшего варианта с показателями действующих отечественных и зарубежных обогатительных фабрик, а также с проектными показателями фабрик с аналогичными схемами обогащения.

0 В. А. Федосеев

Г Л А Л А V

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Повышение экономической эффективности обогащения железных руд во многом определяется решением проблемы их комплексного использования. Прп постоянно увеличивающихся объемах добычи, обогащения и металлургической переработки железных руд повы­ шение их комплексного пспользоваппя становится важнейшей народнохозяйственной задачей.

Комплексное использование железных руд связано с одновре­ менным илп последовательным извлечением из них отдельных полезных компонентов. Извлечение дополнительно нового ценного компонента рассматривается как повышение степени комплекс­ ного использования железных руд, а увеличение степени извле­ чения одногсГТТлн"пескольких уже извлекаемых полезных компо­ нентов — как повышение полноты комплексного использования

РУДПовышение степени и полноты комплексного использования

железных руд проявляется в приближении номенклатуры полу­ чаемой продукции к минералогическому или химическому составу перерабатываемой руды и снижении себестоимости продукции и удельных капитальных затрат.

Возможность комплексного использования железных руд опре­ деляется тремя факторами:

1)геологическим, т. е. наличием полезных минералов-спут­ ников или попутных ценных элементов в рудообразующих мине­ ралах;

2)технологическим, когда имеется возможность при достигну­ том уровне науки и техники извлечь попутные минералы иля ценные компоненты;

3)экономическим, когда стоимость дополнительно получаемой продукции превысит затраты на ее получение и обеспечит воз­ врат капитальных вложений, связанных с комплексной перера­ боткой руд, в нормативные сроки.

82

§ 1. Геологические и технологические возможности комплексного использования железных руд

Железные'руды, как правило, являются комплексными и кроме железа содержат титан, медь, цинк, свинец и другие ценные компо­ ненты. Для железных руд выделяются три основных типа рудных формаций: кремнисто-железистая, щелочноземельно-железистая и титанисто-железистая [571. Соотношение между запасами, а также добычей руд в СССР для этих типов железорудных формаций пред­ ставлено в табл. V-1.

Т а б л и ц а V-1

Соотношение между разведанными запасами н добычей по основным железорудным формациям, %

Из табл. V-1 видно, что руды кремнисто-железистой формации значительно преобладают и по разведанным запасам, и по добыче. На втором месте по запасам и добыче находятся руды щелочно­ земельно-железистой формации. Руды месторождений этой фор­ мации легко обогащаются, поэтому их удельный вес в добыче значительно выше, чем в разведанных запасах. Удельный вес руд титанисто-железистой, формации сравнительно меньше как

вразведанных запасах, так и в добыче.

Брудах кремнисто-железистой формации железу сопутствуют

такие полезные компоненты, как ванадий, фосфор, марганец. Руды щелочноземельно-железистой формации содержат медь, никель, кобальт, фосфор, редкие элементы. Сравнительно легкая обогатимость большинства типов руд этой формации во многом предопределяет экономическую эффективность их комплексного использования. В рудах титанисто-железистой формации кроме железа содержится титан, ванадий, медь и другие полезные компоненты.

Исследования обогатимости и технико-экономические расчеты показывают, что наиболее перспективными полезными компонен­ тами с точки зрения их извлечения при комплексном использова­ нии руд являются титан, ванадий, кобальт, медь, никель и ряд других ценных и нужных народному хозяйству металлов.

Таким образом, геологические возможности комплексного ис­ пользования железных руд весьма благоприятны и открывают

6* 83

широкие возможности для расширения минерально-сырьевой базы черной и цветной металлургии.

В железных рудах сопутствующие элементы могут быть пред­ ставлены самостоятельными минералами, находиться в виде эле­ мента-примеси в одном из рудных минералов, равномерно распре­ деляться в рудных и нерудных минералах или, наконец, присутст­ вовать в пустой породе. В первом случае при обогащении попутно с железным обычно выделяется самостоятельный концентрат, содержащий полезный компонент. Если полезный компонент находится в железосодержащем минерале в виде элемента-при­ меси, то при обогащении выделяется коллективный концентрат, содержащий наряду с железом и сопутствующий элемент. При равномерном распределении сопутствующих элементов в железо­ рудных минералах они попадают в железный концентрат и далее

в сталь (никель, ванадий, марганец), улучшают ее свойства, дру­ гие (фосфор, сера, мышьяк), наоборот, отрицательно влияют на ка­ чество металла. В этом случае извлечение элементов в процессе обога­ щения практически невозможно или экономически неэффективно, и утилизация их возможна лишь в металлургическом переделе. Если элементы-примеси находятся в нерудных минералах, то при обогащении они переходят в хвосты и их извлечение возможно лишь при соответствующей переработке хвостов.

Таким образом, технологические возможности комплексного использования железных руд весьма разнообразны. Выбор эко­ номически эффективных методов и схем обогащения и техноло­ гии металлургического передела осуществляется на основе де­ тального изучения вещественного состава железных руд. При на­ личии нескольких технологических возможностей отдельными и совмещенными расчетами выявляется оптимальная технология. Способность ряда полезных компоыептов, содержание которых в руде незначительно, достигать промышленных концентраций в полупродуктах или отходах производства указывает на необхо­ димость всестороннего учета технологических возможностей комп­ лексного использования железных руд. Это требуется для обосно­ вания оптимальных методов и схем обогащения и технологии последующей переработки руд с целью более полного и эффектив­ ного использования всего комплекса полезных компонентов, со­ держащихся в руде.

§ 2. Современное состояние комплексного использования железных руд

Комплексное использование железных руд в СССР началось с 1935 г. с вводом в эксплуатацию Чусовского металлургического завода [52]. В 1948 г. пущена Кусииская обогатительная фабрика,

84

где обогащаются титаномагиетитовые руды Кусинского и Перво­ уральского месторождений. В настоящее время комплексно ис­ пользуются ваиадийсодержащие железные руды крупнейшего в стране Качканарского месторождения и магнетито-гематитовые руды Оленегорского месторождения.

Кусинское месторождение, запасы руд на котором в скором времени будут отработаны, представлено магнетит-ильмепитовыми рудами двух разновидностей: вкрапленными и сплошными. Ми­ нералогический состав сплошных руд следующий: 60—70% маг­ нетита; 20—27% ильменита; 10—15% хлорита; 0.5% пирита; 2.0% железного блеска; 0.03—1.0% шпинеля. Вкрапленные руды содержат около 27% железа, сплошные — 50%.

Руды обогащаются по схеме, включающей три стадии дробле­

ильменитовый концентрат, содержащий 42.8% двуокиси титана, и кобальтсодержащий пиритпый концентрат.

Железованадиевый концентрат после агломерации на­ правляется в доменную плавку на Чусовском металлургическом заводе. В процессе доменной плавки происходит восстановление содержащихся в исходной шихте окислов ванадия с переводом ванадия в чугун. Ванадиевый чугун подвергается продувке

пятиокиси ванадия и переводом последнего в конверторный шлак. Предварительно обожженный конверторный шлак обрабатывается водой и кислотно-щелочными реактивами, в результате чего вы­ деляется сырая пятиокись ванадия, которая в последующем до­ водится до плавленой пятиокиси. Далее пятиокись ванадия на­ правляется в электроплавку, после чего получается готовый товарный продукт — феррованадий.

Первоуральское месторождение также представлено вкраплен­ ными и сплошными типами титаиомагнетитовых руд. Вкраплен­ ные руды подразделяются на бедные, содержащие от 14 до 25% железа, и богатые — от 25 до 35% железа. Наиболее распростра­ нены бедные руды. Удельный вес сплошных руд в общих запасах незначителен. В среднем в рудах Первоуральского месторожде­ ния содержится 17% железа, 0.2% пятиокиси ванадия и около 2% двуокиси титана.

Рудные минералы представлены в основном титаномагнетитом,

внезначительных количествах (3—5%) присутствуют ильменит, гематит, пирит, халькопирит, борнит. Около 60% общего коли­ чества железа связано в руде с титаномагнетитом и может быть извлечено в железный концентрат. Остальная часть его находится

ввиде изоморфной смеси с силикатными минералами и поэтому при обогащении теряется в хвостах.

S5

Технологическая схема обогащения первоуральских руд вклю­ чает три стадии дробления, грохочение и сухую магнитную сепа­ рацию. Получаются два продукта: доменный кусковой железо­ ванадиевый концентрат крупностью 25—6 мм и отсев, пред­ ставляющий собой железованадиевый концентрат крупностью —6 мм. Кусковой концентрат непосредственно направляется в до­ менный цех Чусовского металлургического завода, а отсевы — после агломерации. Получаемая на Первоуральском руднике в большом количестве в виде хвостов обогащения щебенка реа­ лизуется с большим экономическим эффектом.

Исследованиями института «Уралмехаиобр» доказано, что применение для обогащения руд мокрой магнитной сепарации позволит повысить содержание железа в концентрате до 52%, пятиокиси ванадия до 0.72% и двуокиси титана до 3%. Однако экономическая эффективность внедрения мокрой магнитной се­ парации не доказана.

Руды Качканарского месторождения содержат в среднем около 17% железа, 0.12% пятиокиси ванадия и 1.5% двуокиси титана. Минералогический состав руд отличается однообразием.

наблюдается пирит, халькопирит, мартит. Нерудные минералы цредставлены оливином, пироксеном, амфиболами и хлоритом. Характерной особенностью руд является их высокая основность, чистота по сере и фосфору.

Качканарский ГОК введен в эксплуатацию в 1963 г. Техно­ логическая схема обогащения руды включает сухую магнитную сепарацию при крупности —20 мм и трехстадпальиое мокрое магнитное обогащение с пзмельчеписм во второй стадии до 75— 80% класса —0.074 мм.

Ванадий изоморфно связан с железом и при обогащении пере­ ходит в железный концентрат. При содержании железа G2—63% содержание пятиокиси ванадия в железном концентрате дости­ гает 0.60%. Железованадиевый концентрат после агломерации направляется в доменную плавку на Нижне-Тагильский метал­ лургический комбинат. В процессе доменной плавки вы­ плавляется ванадиевый чугун. Последний подвергается продувке в конверторах дуплекс-процессом конвертор—конвертор. В первом переделе получают стальной полупродукт и ванадиевый шлак, во втором — сталь и отвальные шлаки. Ванадиевый шлак в на­ стоящее время частично направляется на Чусовской металлурги­ ческий завод и перерабатывается по существующей там технологии.

Железистые кварциты Оленегорского месторождения отлича­ ются сравнительно крупной вкрапленностью рудных минералов. Значительная часть запасов этого месторождения представлена рудами смешанного состава, в которых магшгтпт составляет примерно 67%, а гематит 33% от общего количества рудных минералов.

86

Обогащение руд осуществляется по магнитно-гравитацион­ ной схеме с получением концентрата, содержащего 64% железа. Наряду с получением железного концентрата используются вскрышные породы для производства строительного щебня, а хво­ сты (кварцевые отходы) обогатительной фабрики — для произ­ водства силикатного кирпича.

Несмотря на положительный опыт некоторых предприятий, на большинстве горнообогатительных комбинатов имеют место большие потери содержащихся в железных рудах сопутствую­ щих полезных компонентов. Проблема комплексного использо­ вания железных руд в целом не нашла еще достаточно полного решения. Одной из главных причин этого является отсутствие обоснованных методов экономической оценки месторождений комп­ лексных железных руд, в частности, методики определения эко­

Комплексный характер большинства железных руд, разнообраз­ ных по минералогическому и химическому составу, различие экономико-географических п горнотехнических условий, технико­ экономические особенности химической и металлургической пере­ работки этих руд требуют анализа многосторонних связей и при­ менения специальной методики для определения сравнительной экономической эффективности их комплексного использования. Возникает необходимость определения суммарных показателей, складывающихся из экономических результатов на стадиях до­ бычи, обогащения, металлургической или химической перера­ ботки, а также в сфере применения получаемых продуктов. Та­ кие сквозные расчеты суммарного экономического эффекта должны быть положены в основу определения эффективности комплексного использования железных руд.

На экономическую эффективность комплексного использова­ ния железных руд оказывают влияние следующие факторы:

1) потребность в железе и других полезных компонентах, для получения которых используются данные руды, и невозмож­ ность или нецелесообразность их замены другими металлами или продуктами;

2) обеспеченность железорудной отрасли сырьем, определяе­ мая выявленными ресурсами и необходимыми масштабами произ­ водства;

3)условия залегания рудных тел, запасы руд и их качество;

4)уровень техники и технологии обогащения и металлурги­ ческой переработки руд;

87

5)капитальные вложения (абсолютные и удельные), требую­ щиеся для освоения месторождений;

6)возможная себестоимость получаемой конечной продук­

ции;

7)сроки окупаемости полных (прямых и сопряженных) ка­ питальных затрат;

8)производительность труда;

9)сроки промышленного освоения месторождений.

Влпяние указанных факторов на экономическую эффектив­ ность комплексного использования железных руд нельзя отра­ зить одним показателем. Она определяется сравнительным ана­ лизом показателей экономической эффективности по вариантам, характеризующим комплекс технико-экономических условий. Сравнительная оценка вариантов позволяет сделать обоснованный выбор оптимального, т. е. установить сравнительную экономи­ ческую эффективность комплексного использования руд рас­ сматриваемых месторождений.

При установлении оптимального варианта принимаются ус­ ловия, при которых достигается такое сочетание вышеуказанных факторов, которое в наиболее полной мере отвечает требова­ ниям развития данной отрасли: объема производства, капи­ тальных вложений, себестоимости продукции, производителыюстп труда и сроков освоения месторождений.

Разработка вариантов возможного использования базируется ыа изучении и анализе геологических условий месторождений, горнотехнических условий разработки, а также на выявлении промышленных типов руд, содержания полезпых компонентов, особенностей вещественного состава, влияющих на технологи­ ческие показатели обогащения. В зависимости от указанных условий по вариантам определяется изменение качества руды. На основе изучения результатов исследований по обогащению различных типов железных руд расчетами выявляются техникоэкономические показатели обогащения по принятой схеме. После этого устанавливаются возможные методы подготовки концент­ рата к металлургической переработке, выявляются оптимальные методы подготовки и, наконец, на основе принятого технологи­ ческого процесса определяются показатели переработки предва­ рительно подготовленного концентрата.

При обосновании технологической схемы металлургической переработки руд необходим тщательный анализ технологических показателей с целью выявления возможности внедрения новей­ шей техники и технологии переработки сырья для более полпого и эффективного использования комплекса полезных компонен­ тов, содержащихся в добытой руде.

Объем добычи руды и продуктов ее переработки на базе срав­ ниваемых месторождений определяется в зависимости от запасов руд, народнохозяйственной потребности в продуктах ее перера­

8S

ботки, горнотехнических условий разработки месторождений,, возможного срока существования рудника и завода и других факторов. При неограниченных запасах руд на месторождении объем производства определяется народнохозяйственной потреб­ ностью в получаемых продуктах (или потребностью в этих про­ дуктах данного района), целесообразными масштабами кон­ центрации производства на одном предприятии, а также техни­ ческими, транспортными и экономическими соображениями. При ограниченных запасах руды на месторождении объем годовой добычи определяется исходя из экономически допустимого срока существования рудника и размера запасов с учетом нормативного срока обеспеченности завода рудой. В обоих случаях в первую очередь должно разрабатываться то месторождение, руда кото­ рого позволяет достигнуть лучших показателей, так как при этом будет достигнуто обеспечение максимального снижения средних общественпопеобходпмых затрат на производство дайной про­ дукции в целом по отрасли. В том случае, если ресурсы данного вида сырья неограниченны, первоочередность освоения месторож­ дения может быть обоснована более высоким коэффициентом извлечения полезных компонентов.

Сравнительная экономическая эффективность комплексного использования железных руд различных месторождений должна определяться при объемах производства, оптимальных для каж­ дого месторождения, с учетом народнохозяйственной потребности в каждом продукте, получаемом при комплексном использова- ■ нни руд.

Народное хозяйство на каждый плановый период имеет вполне определенную потребность в том или ином продукте. При комп­ лексном использовании железных руд получается несколько ви­ дов продуктов. Вначале должна быть установлена реальная по­ требность в этих продуктах. Ограниченность или отсутствие потребности в тех или иных продуктах должны учитываться через соответствующие экономические показатели. При этом необ­ ходимо всесторонние изучить различные пути реализации данного продукта в народном хозяйстве и в зависимости от этого устано­ вить значение извлекаемых продуктов в экономике каждого пред­ приятия. Когда количество побочного продукта превышает по­ требность в нем, рассматриваются следующие пути использования этого продукта:

1) сокращение производства соответствующего продукта на специализированных предприятиях, если при комплексном ис­ пользовании руд получается продукт с более низкой, себестои­ мостью;

2) расширение сферы применения его в народном хозяйстве,

врезультате снижения отпускных цен;

3)выявление возможности экспорта.

S9