yandex.metrica
Металлургия марганца

Технологические схемы обогащения марганцевых руд приднепровских месторождений

Схемы сквозного обогащения руд марганца различных месторождений во многом определяются требованиями, предъявляемыми предприятиями черной металлургии к химическому и гранулометрическому составам концентратов. Важными показателями металлургической ценности концентратов являются также составы рудных и нерудных минералов и особенно содержание вредной примеси — фосфора. В общем требования ферросплавных заводов и доменных цехов металлургических комбинатов и заводов к марганцевым концентратам сводятся к возможно более высокому содержанию марганца, по возможности меньшему количеству пустой породы и прежде всего SiO2, меньшему удельному содержанию (P/Mn) и необходимому гранулометрическому составу. Во избежание смерзания концентратов в зимнее время и уменьшения транспортных расходов необходимо марганцевые концентраты поставлять потребителям небольшой влажности.

Регламентация этих показаний качества марганцевых концентратов обоснована, поскольку известно, что расходы средств и ресурсов на обогащение руд черных и цветных металлов многократно восполняются уменьшением производственных затрат на стадии металлургического передела полученных обогащением концентратов. Так, статистической обработкой данных промышленной выплавки ферромарганца в электропечах установлено, что повышение содержания марганца в концентрате на 1 % (в интервале 40—45 %) повышает извлечение марганца на 1,9 %, снижает удельный расход электроэнергии на 2,5 %, повышает производительность печей на 2,4 %. Такой характер связи установлен нами и при многофакторной обработке данных выплавки силикомарганца.

Наряду с улучшением технико-экономических показателей выплавки марганцевых ферросплавов, использование концентратов более высокого качества уменьшает количество отвальных шлаков, что уменьшает отчуждение земель под шлакоотвалы. Но стремление производить концентраты только высших сортов сопровождается большими потерями марганца на стадии обогащения руды и повышением себестоимости концентратов. В связи с этим в 60—70-е годы, т. е. в период ускоренного наращивания производства сырой руды и товарных концентратов, были проведены широкомасштабные исследовательские эксперименты и расчетные работы по установлению экономически обоснованных (в аспектах народнохозяйственной эффективности) кондиций на марганцевые концентраты с учетом качества добываемых из недр руд и требуемого качества марганцевых ферросплавов. Показано, что для каждого типа марганцевых руд и получаемых из них концентратов имеется предельно допустимое содержание компонентов, что обусловливает затраты по переделам как на стадии обогащения, так и металлургического передела концентратов.

Добываемую на Никопольском месторождении марганцевую руду подвергают обогащению на обогатительных фабриках МГОК (Грушевской и Центральной) и ОГОК (Богдановской, Чкаловской и Александровской). В 1987 г. начата промышленная добыча оксидной марганцевой руды на северном участке Большетокмакского месторождения (Таврический ГОК). Подземной добычей на шахте ТГОК было добыто марганцевой руды в 1987 г. 54,4 тыс. т со средним содержанием 19,83 % Mn.

Добытая оксидная руда ТГОК поступает на обогащение на Александровскую обогатительную фабрику. Несмотря на осадочный характер рудонакопления марганца в Никопольском и Большетокмакском месторождениях, содержания марганца, фосфора и кремния (SiO2) в сырой руде существенно отличаются, причем даже на отдельных участках как лево-, так и правобережного месторождений.

Среднегодовые химические составы сырой марганцевой руды Никопольского и Большетокмакского месторождений

Поскольку руду в Никопольском марганцеворудном бассейне добывают шахтным и карьерным способами, поступающая на обогащение руда имеет различное качество, что следует из данных среднегодовых химических аналогов сырой руды (табл. 6.8). Так, на 1987 г. на обогащение поступала сырая руда с содержанием от 16,9 % Mn (Александровский карьер) до 27,8 % Mn (шахта 4/7) и от 32,8 % Si02 (ТГОК) до 51,9 % SiO2 (МГОК, шахта 3/5). По причине попадания карбонатных минеральных разностей содержание CaO в сырой руде изменялось от 0,84 % (МГОК, шахта 2) до 7,77 % (ТГОК). Отмечено также и изменяющееся абсолютное содержание фосфора в сырой руде от 0,112 (МГОК, шахта 1) до 0,204 % P (ТГОК, шахта). В никопольской марганцевой руде, как правило, содержание серы меньше (от 0,019 до 0,176 %), чем в Чиатурской руде. В сырой руде, поступившей на обогащение в 1987 г., изменялось и количество потерь при прокаливании от 7,54 (МГОК, шахта 2) до 21,8 % (ТГОК). Как отмечалось выше, абсолютное содержание фосфора не всегда характеризует качество концентрата. Более полной характеристикой является удельное содержание, т. е. отношение P/Mn. Данные о содержании марганца в руде, поступавшей на обогащение в 1987 г., расположены в возрастающем порядке, приведены соответствующие конкретному содержанию марганца концентрация фосфора и рассчитанное удельное содержание фосфора:

таблица

По данным работ, при обогащении сырой руды в процессе промывки некоторая часть фосфора (главным образом, кристаллохимически не связана с марганцевыми минералами) может удаляться в шламы, вследствие чего удельное содержание фосфора в марганцевом концентрате становится несколько ниже. Однако степень удаления фосфорсодержащих веществ зависит от минерального состава руды, природы фосфора, режима промывки и т. д. Основное количество фосфора переходит в мытую руду, количество MnO пропорционально содержанию марганца распределяется по сортам концентрата, чем выше содержание марганца в концентрате, тем больше и концентрация в нем фосфора. Таким образом, с повышением содержания марганца в концентрате растет извлечение его в ферромарганец или силикомарганец при относительно высоком и постоянном переходе фосфора в эти сплавы; концентрация фосфора в товарных марганцевых ферросплавах оказывается несколько ниже. Данные рис. 6.1, а иллюстрируют связь изменения содержания фосфора в концентратах с повышением в них концентрации марганца, а также допустимое удельное содержание фосфора (P/Mn) в концентрате для получения сплава ферромарганца (рис. 6.1, а) и силикомарганца (рис. 6.1, б) с заданным содержанием фосфора. Технологические схемы обогащения сырой марганцевой руды на фабриках Никопольского бассейна во многом однотипны, хотя имеются и отличия, заключающиеся, например, в отсутствии флотации или меньшем количестве стадий магнитного обогащения. Поскольку фабрики сооружались в различное время, часть из них реконструирована с установкой новых видов оборудования. Общим для сквозной технологической схемы обогащения является наличие промывки и отсадки (стадии гравитационного метода обогащения). Руду промывают в горизонтальных промывочных машинах, которые могут быть трех- и четырехванными с четырехлопастными винтами, а также трехванными с шестилопастными винтами. Отсадка производится в отсадочных машинах с подвижным решетом и на беспоршневых машинах. Для магнитной сепарации применяют валковые сепараторы типа 5СВК, ЭРМ-2, ЭРМ-3 и ЭРМ-4 при напряжении магнитного поля на зубце в рабочем зазоре (15—19) • 103 Э.

Связь изменения удельного содержания фосфора в марганцевых концентратах с повышением в них марганца

Флотация сливов промывочных машин, песков сгустителей и концентратов сепарации хвостов отсадки класса 1—0 мм ведется на флотационных машинах «Механобр-6В» по противоточной схеме с двумя перечистками концентрата в тринадцатикамерной или с тремя перечистками в восемнадцатикамерной флотационных машинах.

Среднегодовые химические составы марганцевых концентратов производства Грушевской обогатительной фабрики

Технологическая схема обогащения сырой руды по гравитационномагнитно-флотационной схеме на Грушевской обогатительной фабрике приведена на рис. 6.2. Эта фабрика построена в 1961 г. В ее комплекс входят: корпус приема руды и крупного дробления, корпус промывки и флотации, корпус обогащения, корпус фильтрации, склады мелкого и крупного концентрата. Химический состав полученных в 1987 г. на этой фабрике концентратов характеризуется данными табл. 6.9, из которой следует, что наиболее высокое удельное содержание фосфора имеет место в флотационном концентрате 82,3 • 10-4 %, что подтверждает переход фосфорсодержащего вещества при промывке в сливы, хвосты отсадки, поступающие, как отмечалось выше, на флотацию.

Технологическая схема обогащения марганцевой руды на Грушевской обогатительной фабрике.

В общем в 1987 г. на МГОК на обогащение поступило 5634,3 тыс. т сырой руды (сухой массы), из которой получено 2884,2 тыс. т бессортного концентрата (39,34 % Mn) с выходом 32,78 %, а из него получено оксидного 1847,1 тыс. т (в том числе по сортам: сорт I — 357,3 тыс. т; сорт IБ — 338,2 тыс. т; сорт II — 1151,5 тыс. т с содержанием марганца соответственно 44,27, 42,2 и 37,1 %) и 1037,2 тыс. т карбонатного с содержанием 30,38 % Mn и выходом его 18,4 %. Сквозное извлечение марганца в товарные концентраты составило 77,34 %. На Центральной обогатительной фабрике МГОКа обогащение руды ведется по гравитационномагнитной схеме. Промывка дробленой руды ведется в машинах типа «Эксцельсиор», а отсадка в отсадочных машинах. На Богдановской фабрике ОГОКа более широко применяется магнитная сепарация, что позволяет более полно извлекать марганец, хотя эти показатели во многом определяются более высоким качеством поступающей на обогащение руды.

Обогащение руды на Чкаловской обогатительной фабрике ведется по однотипной технологической схеме Грушевской обогатительной фабрики. В 1987 г. поступило на обогащение 777,9 тыс. т руды (сухой массы) и получено 320 тыс. т карбонатного концентрата, в том числе I сорта 261,7 тыс. т и II сорта 58,8 тыс. т с содержанием 28,67 и 24,4 % Mn соответственно при извлечении марганца 69,73 %.