yandex.metrica
Металлургия марганца

Основные направления научно-технического прогресса в обогащении марганцевых руд Украины

Научно-технический прогресс в области технологии обогащения марганцевых руд в Никопольском бассейне обеспечил постоянное повышение качества марганцевых концентратов при постоянном снижении качества добываемой из недр марганцевой руды. Лесков С. В. и А. П. Казанцев обобщили опыт внедрения проведенных в период 1960—1992 гг. разработок по проблеме обогащения марганцевых руд на Орджоникидзевском ГОКе — основном поставщике марганцевых концентратов ферросплавным заводам. Результаты этого обстоятельного анализа могут характеризовать прогресс в обогащении марганцеворудного сырья в целом по Никопольскому бассейну. Ниже в сокращенном объеме приведены данные этого анализа.

В 1960—1970 гг. технологические схемы фабрик включали обогащение крупных классов мытой руды отсадкой в две стадии, мелких классов — по магнитно-гравитационной схеме.

В 1970—1980 гг. наряду с большим годовым объемом переработки марганцевых руд остро встал вопрос о необходимости создания новых типов оборудования большой единичной мощности, позволяющего повысить технический уровень комбината и в целом марганцеворудной подотрасли. Дальнейшее развитие черной металлургии требовало наряду с увеличением производства марганцевых концентратов существенного улучшения их качества.

Основные технические направления в проектировании предусматривали:

  • вовлечение в переработку новых разновидностей марганцевого сырья, характеризующихся ухудшением минералогического и гравитационного составов, а также увеличения доли карбонатных разностей в окисной руде, внедрение схем глубокого обогащения окисных, смешанных и карбонатных руд, более полное извлечение марганца в концентраты;
  • создание высокопроизводительного и эффективного оборудования по отсадке, магнитной сепарации, дроблению, промывке, измельчению и обогащению шламов.

В 1971—1980 гг. по проектам Механобрчермета на комбинате построена вторая очередь Чкаловской обогатительной фабрики, реконструирована Богдановская обогатительная фабрика. Марганцевые руды на этих фабриках обогащаются по единой принципиальной схеме (рис. 6.5), позволяющей выпускать концентраты для получения качественных ферросплавов.

Принципиальная технологическая схема обогащения

За период 1970—1992 гг. содержание марганца в сырой руде снизилось с 27,04 до 24,3 %, т. е. на 2,74 %, в то же время за счет совершенствования технологии обогащения качество продукции повышалось систематически.

Тенденция к снижению качества исходной марганцевой руды, а так­ же ее минералогического состава особенно проявляется при переделе руды. На обогатительные фабрики поступает труднообогатимое сырье, представленное сростками рудных и нерудных минералов. До 1983 г. руды были представлены оксидными марганцевыми минералами с незначительными примесями карбонатов, что позволило получать из них на существующих отсадочных машинах МОБК-8с концентраты высших сортов с массовой долей марганца от 43,2 до 43,5 % при выходе 20—29 %. С 1984 г. содержание карбонатных минералов по сравнению с 1983 г. увеличилось с 4,4 до 9,1 %, что затруднило получение концентратов высших сортов необходимого качества, несмотря на незначительное изменение содержания марганца в руде. В этой связи необходимо было совершенствование техники и технологии на обогатительных фабриках без их остановки с целью стабилизации качества выпускаемых концентратов высших сортов.

В результате выполненных исследований по гравитационному обогащению трудноразделяемой марганцевой руды создан новый унифицированный параметрический ряд отсадочных машин (МО-208, МО-212).

Опытные образцы отсадочных машин МО-208 и МО-212 были изготовлены и испытаны в 1986—1989 гг. на Чкаловской обогатительной фабрике. В этих машинах применены усовершенствованные бесколосниковые роторные разгрузчики с надежной бесконтактной системой автоматического управления процессом разгрузки концентратных фракций, клапанные пульсаторы, позволяющие оперативно регулировать циклы отсадки в зависимости от гравитационной характеристики руды, поступающей на обогащение, автоматическая система управления воздушным циклом.

Конструкция отсадочных машин данного типа является прогрессивной, а по отдельным узлам и параметрам разделения, среднему ресурсу наработки до капремонта, удельному расходу электроэнергии и удельной массе превосходит лучшие отечественные и зарубежные машины.

Для стабильного выделения отсадкой высококачественных концентратов из мелкозернистых марганцевых руд основными условиями являются равномерность поля скоростей пульсирующего потока воды по площади отсадочного решета, оптимальный выбор кинетики цикла отсадки и параметры искусственной постели.

На основе теоретических и экспериментальных исследований Механобрчерметом совместно с Орджоникидзевским ГОКом внедрены новые воздушнопульсационные отсадочные машины с различными типами искусственной постели, позволившие стабилизировать качество концентратов высших сортов за счет повышения равномерности поля скоростей пульсирующего потока энергоносителя и селективности разделения за счет равномерной плотности и коэффициента частиц искусственной постели. Практически из любой по гравитационным свойствам марганцевой руды на отсадочных машинах ОМРМ-8 (ОПМ-24) с новой искусственной постелью выделяется концентрат с массовой долей марганца 44—48 %.

Крупность (эквивалентный диаметр) для всех видов постели составила 10—18 мм. Выполненными исследованиями в лабораторных и полупромышленных условиях по определению параметров искусственной постели с последующей апробацией в промышленных условиях установлено, что наиболее селективной является постель из окисленных и обожженных окатышей, а также корольки, выделенные из шлаков производства силикомарганца. Новый способ отсадки с предложенными параметрами искусственной постели практически позволяет селективно разделять руду до 0,04 мм, характеризующейся трудными гравитационными свойствами. Искусственная постель указанных параметров внедрена не только на обогатительных фабриках Орджоникидзевского ГОКа, но и на фабриках Марганецкого, Чиатурского ГОКов, а также обогатительных фабриках по обогащению алмазосодержащих руд.

Огромное значение для получения высококачественных концентратов имеет контроль качества выпускаемых продуктов отсадки и автоматическое регулирование технологического процесса отсадки. Испытана и внедрена новая система непрерывного контроля качества концентратов, продуктов отсадки (ИАКС-МС-6), позволяющая непрерывно выдавать информацию по содержанию марганца в концентратах отсадочной машины, что исключает, с одной стороны, брак концентратов высших сортов, а с другой, — уменьшает потери за счет оперативного вмешательства в технологический процесс отсадки. В дальнейшем система будет задействована как датчик качества в автоматическую систему управления процессом отсадки.

За счет внедренных перечисленных мероприятий на Орджоникидзевском ГОКе, несмотря на ухудшение вещественного состава подаваемой на обогащение руды, суммарное содержание марганца в концентратах высших сортов практически не изменяется и остается на уровне 43,4—43,8 %, что соответствует мировым требованиям на выпускаемую продукцию (табл. 6.12).

Технологические показатели обогащения марганцевых руд Орджоникидзевского ГОКа за 1992 г.

За последние 10 лет работы комбината на обогатительных фабриках внедрен ряд новых технологий. Это пенная и полиградиентная сепарация, новый способ алгомерации марганцевых концентратов в высоком слое (700 м). На Чкаловской обогатительной фабрике введена в эксплуатацию технология полиградиентной сепарации отвальных шламов. В схеме этой технологии применен электромагнитный полиградиентный сепаратор ВМС-100/2 производительностью 100 т/ч.

Технология полиградиентной сепарации крупностью 0,5—0,02 мм является более эффективной по сравнению со всеми ранее применяемыми флотационными методами обогащения. При выпуске в два приема стабильного концентрата II сорта с массовой долей марганца 35—37 % не требуется затрат на реагенты. Этот метод является экологически чистым и экономически выгодным.

На фабриках комбината постоянной планомерно проводится работа по замене морально и физически устаревшего оборудования: в узлах дробления работают зубчатые и молотковые дробилки, в узлах грохочения _ грохоты ГИТ-52, ГГТ-42, установлены гидроциклоны с новой футеровкой, что позволило улучшить подготовку сырой руды к промывке, а мытой руды — к основным технологическим процессам (отсадке, электромагнитной сеперации). Осуществлена замена основного технологического оборудования на более эффективное и высокопроизводительное. Промывочные машины МБМ-1 заменены на КГ-25, что позволило снизить содержание глинистых веществ в мытой руде на 60 % и повысить качество мытой руды на 0,7 %, массовой доли марганца в готовой продукции на 0,25 %.

В узле удаления свободных кварцевых зерен (из материала крупностью менее 3 мм) были заменены сепараторы ЭРМ-4 на 4ЭВМ-38/250А и 4ЭВМ-40/250А, что позволило более эффективно (на 30 %) удалять кварцевые зерна и тем самым повысить качество готового концентрата на 1,5 %. На стадии дообогащения промпродуктов внедрены четырехвалковые дробилки ДК-4В взамен роторных СМД-75. Это дало возможность снизить простои узла дообогащения и повысить качество II сорта на 0,22 %, агломерата на 0,12 %.

Высокие технологические показатели достигнуты на фабрике после реконструкции: производственная мощность комбината значительно увеличилась и составляет по производству марганцевого концентрата 3920 тыс. т; по агломерату 430 тыс. т.

На фабриках ежегодно ведутся работы по усовершенствованию технологий с целью повышения металлургической ценности выпускаемых концентратов.

В условиях Богдановской обогатительной фабрики испытана технология обогащения оксидной руды отсадкой крупностью +3 мм. Из руды с массовой долей марганца 40,9 % получен концентрат с массовой долей марганца 42,9 % при выходе 79,25 %, что на 0,5 % выше по содержанию марганца и на 7,25 % по выходу в сравнении с принятой технологией.

На Александровской обогатительной фабрике внедрена технология обогащения карбонатной марганцевой руды с применением сепараторов 4ЭВМ-38/250А, что дало возможность производить концентрат I сорта с массовой долей марганца 27,1 %. Впервые на этой фабрике получен расклассифицированный, кремнеземистый (4,8 % свободного кварца) карбонатный концентрат I сорта, что позволяет ликвидировать производство карбонатного концентрата II сорта.

Осуществление реконструкции технологических схем обогатительных фабрик позволило увеличить выход высших сортов па 6,93 %, качество суммарного концентрата — на 1,5 %, извлечение марганца в суммарной концентрат — на 2,35 %; резко снизить содержание кремнезема в концентрате (в высших сортах на 1,85 %, во втором — на 5,84 %).

Высокий уровень технологии и стабильная работа технологического оборудования позволили комбинату достичь наивысших показателей в отрасли по производству готовой продукции, в том числе высших сортов, а также по качеству производимых фабриками окисных, карбонатных концентратов и агломерата.

Качество товарного марганцевого концентрата Орджоникидзевского ГОКа на 4 % выше, чем по отрасли, и составляет 39,3 % при среднеотраслевом 35,3 %. В общем объеме производства марганцевого концентрата 42,4 % составляет концентрат высших сортов, при общеотраслевом 29,5 %, т. е. в 1,5 раза больше (по данным 1991 г.).

Наряду с приведенными выше данными о научно-техническом прогрессе в обогащении марганцевых руд на ОГОКе заслуживают также внимания новые подходы в решении задачи повышения металлургической ценности концентратов и повышения сквозного использования марганца путем создания хотя и усложняемых, но экономически целесообразных схем обогащения руды и выплавки марганцевых ферросплавов. К числу этих процессов относятся давно известные, но пока не используемые в обогащении марганцевых руд обжигмагнитные обогащения некондиционных концентратов, промежуточных продуктов и хвостов обогащения оксидных, карбонатных и смешанных руд. В этих схемах целью обжига продукта является перевод оксидов и карбонатов в гаусманит (Mn3O4), поэтому стадия обжига предшествует магнитной сепарации. Большой вклад в разработку режимов обжигмагнитного обогащения внесли коллективы НИИ (Механобрчермет, Уралмеханобр), вузов (ДГИ, ДМетИ, КГРИ и др.) и инженерно-технический персонал обогатительных фабрик отрасли.

Другая группа способов предусматривает магнитную сепарацию подлежащего переработке продукта с последующим обжигом и флотацией. Из труднообогащаемого марганцевого концентрата IV сорта (23,06 % Mn и 0,19 % P) по этой схеме, дополненной еще и дефосфорацией продукта на заключительной стадии гаусманитовым методом, получен концентрат I сорта с 52,14 % Mn (выход 20,6 %) и III сорта с 40,47 % Mn (выход 15,3 %). Авторы подтвердили, что обжиг коренным образом изменяет технологические свойства марганцевых продуктов и интенсифицирует операции последующего обогащения (измельчение, флотацию, сгущение и фильтрование). Принципиально новым элементом в сквозной технологической схеме обогащения марганцевых руд является обжиг-гравитационный способ карбонатных и смешанных руд, в том числе низкосортных и некондиционных концентратов и промежуточных продуктов, разработанный С. М. Мазмишвили. По этой технологии в Чиатурском бассейне предусматривалось сооружение фабрики для обжига карбонатного продукта гравитационного обогащения. Высококачественный концентрат позволил бы заменить импортную марганцевую руду, которую поставляли в течение длительного времени на Зестафонский завод ферросплавов для выплавки среднеуглеродистого ферромарганца.

Наряду со стадией окислительного обжига марганцевой руды разрабатываются новые схемы и процессы обогащения ее с включением стадии восстановительного обжига. В опытах по обогащению бедных марганцевых руд штатов Бихар и Орисса (Индия) руду (30,5 % Mn; 10,22 % FeO; 28,3 % SiO2; 5,6 % Al2O3; 0,4 % BaO и 0,39 % P) после промывки подвергали восстановительному обжигу и магнитной сепарации. Полученный концентрат имел состав 62,1 % Mn; 4,62 % Fe; 9,5 % SiO2; 2,74 % Al2O3 и 0,04 % P.

Предложен способ, в котором предусматривается переработка карбонатной руды по схеме: измельчение, промывка, отделение пустой породы, а затем восстановительный обжиг в газовой смеси СО : H2 = 2 : 1 или 1 : 2. Восстановление рекомендуется вести в интервале 750—1250 °С (предпочтительно 900—1100 °С) и охлаждать продукты обжига также в восстановительной (или инертной) среде. Восстановленный продукт снова измельчают и вновь отделяют пустую породу. Эта операция должна производиться также в атмосфере с восстановительным потенциалом. На заключительной стадии измельченный продукт подвергают магнитной сепарации. Другие предложенные технологические схемы включают также очень сложные операции обогащения марганцевых руд.