Предприятие добычи и переработки металлических руд. Обогатительные предприятия. Хранение отходов производства концентратов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Сибирская государственная геодезическая академия"

(ФГБОУ ВПО "СГГА")

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Контрольная работа

Предприятие добычи и переработки металлических руд. Обогатительные предприятия. Хранение отходов производства концентратов

Выполнил:

студент группы Бс3-Н

Рядовая О.В.

№ зачетки 3-12-24635

Проверил:

Татаренко Валерий Иванович

Нягань 2014

Содержание

1. Металлические руды

2. Металлургический комплекс России

3. Обогащение

4. Общая характеристика отходов

Литература

1. Металлические руды

Основное сырье в производстве металлов - металлические руды. За исключением небольшого числа самородных металлов (платина, золото, серебро) металлы встречаются в виде соединений - оксидов и солей. В последнее время широкое применение нашли вторичные сырьевые ресурсы, к которым относятся отходы производств, лом. Металлические руды классифицируются по следующим признакам:

Промышленные руды;

Непромышленные руды;

Монометаллические руды;

Полиметалические руды;

Алюминевая руда

Боксит -- алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырьё для получения глинозёма и глинозёмосодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40% до 60% и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии.

Ванадиевые руды, минеральные образования, содержащие ванадий в количествах, при которых экономически целесообразно его получение современными методами производства. Главными минералами В. р. являются ванадинит (содержит 19% V2О5),деклуазит (22%), купродеклуазит (17--22%), карнотит (20%), роскоэлит (21--29%), патронит (17--29%). Ванадий в виде примеси содержится в рудных минералах: титаномагнетите (до 8,8% V2О5), магномагнетите (1,6%), магнетите (0,6%), рутиле (1%), ильмените (0,4%).

Железные руды -- Железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием Ж. руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Ж. руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу Ж. руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск (см.) и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк (см.), к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железняк в его разновидность сферосидерит (см.). Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Магниевые руды -- природные минеральные образования, содержание магния в которых достаточно для экономически выгодного его извлечения. Этот элемент входит в состав более ста минералов, в том числе: брусита Mg (OH)2 с содержанием Mg 41,7%; магнезита MgCO3(28,8% Mg); доломита MgCO3 CaCO3, (18,2% Mg); кизерита MgSO4 H2O (17,6% Mg); бишофита MgCl2 6H2O (12,0% Mg); лангбейнита 2MgSO4 K2SO4 (11,7% Mg); эпсомита MgSO4 7H2O (9,9% Mg); каинита MgSO4 KCI 3H2O (9,8% Mg); карналлита MgCl2 KCI 6H2O (8,8% Mg); астраханита MgSO4--Na2SO4 4H2O (7,3% Mg); полигалита MgSO4 2CaSO4 K2SO4 2H2O (4,2% Mg).

Марганцевые руды -- вид полезных ископаемых, природные минеральные образования, содержание марганца в которых достаточно для экономически выгодного извлечения этого металла или его соединений. К наиболее важным рудообразующим минералам относят: пиролюзит MnO2·Н2О (63,2% Mn), псиломелан mMnO·MnO2·nH2O (45--60% Mn), манганит MnO·Mn(OH)2 (62,5% Mn), вернадит MnO2·H2O (44--52% Mn), браунит Mn2O3 (69,5% Mn), гаусманит Mn3O4 (72% Mn), родохрозит MnCO3 (47,8% Mn), олигонит (Mn, Fe)CO3 (23--32% Mn), манганокальцит (Ca, Mn)CO3 (до 20--25% Mn), родонит (Mn, Ca)(Si3O9) (32--41% Mn), бустамит (Ca, Mn)(Si3O9) (12--20% Mn).

Медные руды (соpper ores) -- природные минеральные образования, содержащие медь в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме. В зоне окисления она представлена карбонатами, силикатами, сульфатами, оксидами и другими соединениями. Промышленные скопления образуют около 20 главных минералов меди в сульфидных рудах, содержащих в основном халькопирит, борнит и халькозин, на долю которых приходится свыше 90% мировых запасов и добычи меди. В медно-никелевых месторождениях в существенных количествах встречается кубанит, в месторождениях самородной меди - медь самородная. Главные минералы меди в окисленных рудах: малахит, азурит, хризоколла, брошантит, куприт.

Молибденовые руды (а. molybdenum ores; н. Molybdanerze; ф. minerais de molybdene; и. minerales de molibdeno) -- природные минеральные образования, содержащие молибден в количествах, при которых технически возможно и экономически целесообразно его извлечение современными методами производства.

Никелевые руды (а. nickel ores; н. Nickelerze; ф. minerais de nickel, minerais nickeliferes; и. minerales de niquel) -- природные минеральные образования, содержащие никель в количествах, при которых экономически целесообразно его промышленное извлечение. Никелевые руды подразделяются на сульфидные медно-никелевые и силикатные никелевые.

Оловянные руды (рус. оловянные руды , англ. tin ores, cassiterites, tin stone ; нем. Zinnerze n pl ) -- минеральные образования с содержанием олова в таких количествах, что его целесообразно добывать. Известно более 90 минералов олова. Промышленные А.Р. преимущественно (85%) представлены касситеритом (ок. 78% Sn) и станины (22-28% Sn). Повышенные количества олова (до 25%) в виде примеси, имеет пром. значение, также в силикатных минералах оловоносных скарнах: гранат, пироксен, боратов и др. Долгое время практический интерес среди минералов олова составил всего касситерит. Современные схемы переработки руд олова позволяют также использовать олововмисни минералы в др. рудах (станины, франкеит, норденшельдин), а также силикатные минералы оловоносных скарнах и др.

Титановые руды, природные минеральные образования, содержащие титан в таких соединениях и концентрациях, при которых промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Главные минералы: ильменит (43,7--52,8% TiO2),рутил, анатаз и брукит (94,2--99,0%), лейкоксен (56,3--96,4%), лопарит (38,3--41,0%), титанит (33,7-- 40,8%), перовскит (38,7--58,9%), титаномагнетит.

Хромит (хромовая руда) -- горная порода, сложенная хромшпинелидом. Минерал состава FeОЧСr2О3 также носит название хромит, он содержит 67,9% Сr2О3 и 32,1% FeО. В природе минерал хромит в чистом виде обычно не образует залежей.

Цинковые руды - природные минеральные образования, служащие сырьём для промышленного извлечения цинка, составная часть полиметаллических и медноколчеданных руд, реже образуют самостоятельные залежи. Главные добывающие страны: Австралия, Канада, Испания, Казахстан, Мексика, Перу, Россия, США.

2. Металлургический комплекс России

В металлургический комплекс входят черная и цветная металлургия, охватывающие все стадии технологических процессов: от добычи и обогащения сырья до получения готовой продукции в виде черных и цветных металлов и их сплавов.

Металлургический комплекс - это взаимообусловленное сочетание следующих технологических процессов:

- добыча и подготовка сырья к переработке (добыча, обогащение, агломерирование, получение необходимых концентратов и др.);

- металлургический передел - основной технологический процесс с получением чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб и др.;

- производство сплавов;

- утилизация отходов основного производства и получение из них различных видов продукции.

Спецификой металлургического комплекса являются несопоставимый с другими отраслями масштаб производства и сложность технологического цикла. Для производства многих видов продукции необходимо 15-18 переделов, начиная с добычи руды и других видов сырья. При этом передельные предприятия имеют тесные связи между собой не только в пределах России, но и в масштабах стран Содружества.

Роль и значение черной металлургии определяются в первую очередь тем, что она служит фундаментом для развития машиностроения.

Черная металлургия охватывает весь процесс: от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска проката с изделиями дальнейшего передела.

В ее состав входят: добыча, обогащение и агломерация железных, марганцевых и хромитовых руд; производство чугуна, доменных ферросплавов, стали и проката; производство электроферросплавов; вторичный передел черных сплавов; коксования угля; производство огнеупоров; добыча вспомогательных материалов (флюсовых известняков, магнезита и др.); выпуск металлургических изделий производственного назначения. В этом комплексе стержнем служит собственно металлургический передел (чугун-сталь-прокат). Остальные производства - смежные, сопутствующие.

По уровню концентрации производства черных металлов Россия опередила многие промышленно развитые страны, в том числе США. Свыше 3/4 чугуна и 2/3 стали, примерно 3/5 проката выпускается у нас предприятиями с ежегодной производительностью более 3 млн. т каждое.

На восьми самых крупных предприятиях - Магнитогорском, Нижнетагильском, Челябинском и Орско-Халиловском (Урал), Череповецком (Север), Новолипецком (Центрально-Черноземный район), Западно-Сибирском и Кузнецком (Западная Сибирь) комбинатах - производится 9/10 всего чугуна, свыше 4/5 стали (в том числе вся конвертерная и более 4/5 разливаемой на МНЛЗ) и свыше 4/5 проката. Эти предприятия перерабатывают более 9/10 железной руды и 2/5 вторичного сырья.

Характерно также сильно развитое производственное комбинирование. Особенно большую выгоду дает комбинирование металлургического передела с коксованием угля. В России свыше 95% всего кокса выпускается металлургическими заводами. Современные крупные предприятия черной металлургии по характеру внутренних технологических связей представляют собой металлурго-энергохимические комбинаты.

Комбинаты - основной тип предприятий черной металлургии большинства индустриально развитых стран. В России предприятия с полным циклом дают примерно 9/10 чугуна, стали и проката. Кроме того, есть заводы, выпускающие чугун и сталь или сталь и прокат (включая трубные и метизные заводы), а также раздельно чугун, сталь и прокат.

Все предприятия без выплавки чугуна относятся к так называемой передельной металлургии. Особое положение по технико-экономическим параметрам занимают предприятия с электрометаллургическим производством стали и ферросплавов. Наконец, выделяется "малая металлургия" (производство стали и проката на машиностроительных заводах).

Черная металлургия с полным технологическим циклом служит важным районообразующим фактором. Кроме многочисленных производств, возникающих на основе утилизации разного рода отходов при выплавке чугуна и коксовании угля, она притягивает к себе сопутствующие отрасли.

Цветная металлургия

Цветная металлургия включает добычу, обогащение, металлургический передел руд цветных, благородных и редких металлов, в том числе производство сплавов, прокат цветных металлов и переработку вторичного сырья, а также добычу алмазов. Участвуя в создании конструкционных материалов все более высокого качества, она выполняет существенные функции в условиях современного научно-технического прогресса.

В связи с разнообразием используемого сырья и широким применением цветных металлов в современной промышленности цветная металлургия характеризуется сложной структурой.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делятся на четыре группы: основные, к которым относятся тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель), легкие (алюминий, магний, титан, натрий, калий и др.), малые (висмут, кадмий, сурьма, мышьяк, кобальт, ртуть); легирующие (вольфрам, молибден, тантал, ниобий, ванадий); благородные (золото, серебро и платина с платиноидами); редкие и рассеянные (цирконий, галлий, индий, таллий, германий, селен и др.).

В состав цветной металлургии России входят медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титаномагниевая, вольфрамомолибденовая, твердых сплавов, редких металлов и другие отрасли, обособляющиеся в зависимости от вида выпускаемой продукции, а также золотообрабатывающая. По стадиям технологического процесса она делится на добычу и обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов.

Для цветной металлургии характерна организация замкнутых технологических схем с многократной переработкой промежуточных продуктов и утилизацией различных отходов. В перспективе эта тенденция усилится. Одновременно расширяются пределы производственного комбинирования, что дает возможность кроме цветных металлов получать дополнительную продукцию - серную кислоту, минеральные удобрения, цемент и др.

Вследствие значительной материалоемкости цветная металлургия ориентируется главным образом на сырьевые базы. При этом обогащение непосредственно "привязано" к местам добычи руд цветных и редких металлов.

Руды цветных металлов отличаются крайне низким содержанием полезных компонентов. Типичные руды, используемые для производства меди, свинца, цинка, никеля, олова, имеют всего несколько процентов, а иногда и доли процента основного металла.

Руды цветных и редких металлов по составу многокомпонентные. В этой связи огромное практическое значение имеет комплексное использование сырья.

Последовательный и глубокий металлургический передел с неоднократным возвращением в голову технологического процесса промежуточных продуктов и всесторонняя утилизация отходов для наиболее полного извлечения полезных компонентов обусловливают широкое развитие внутри цветной металлургии производственного комбинирования.

Эффективность комбинирования, основанного на комплексной переработке руд цветных и редких металлов, исключительно велика, если учитывать, что, во-первых, большинство из сопутствующих элементов не образует самостоятельных месторождений и может быть получено только таким путем, а во-вторых, сырьевые базы цветной металлургии часто расположены в пределах слабо освоенных территорий и поэтому требуются дополнительные затраты на промышленную разработку.

Комплексное использование сырья и утилизация производственных отходов связывают цветную металлургию с другими отраслями тяжелой индустрии. На этой основе в отдельных районах страны (Север, Урал, Сибирь и др.) формируют целые промышленные комплексы.

Особый интерес представляет комбинирование цветной металлургии и основной химии, которое появляется, в частности, при использовании сернистых газов в процессе производства цинка и меди. Еще более сложные территориальные сочетания разных производств возникают при комплексной переработке нефелинов, когда из одного и того же сырья извлекаются в качестве готовой продукции алюминий, сода, поташ и цемент и, таким образом, в сферу технологических связей цветной металлургии попадает не только химическая промышленность, но и промышленность строительных материалов.

Заметную роль помимо сырья в размещении цветной металлургии играет топливно-энергетический фактор. С точки зрения требований, предъявляемых к топливу и энергетике, в ее составе различают топливоемкие и электроемкие производства.

Сырьевой и топливно-энергетический факторы неодинаково влияют на размещение предприятий разных отраслей цветной металлургии. Больше того, в одной и той же отрасли их роль дифференцируется в зависимости от стадии технологического процесса или принятой схемы получения цветных и редких металлов. Поэтому цветная металлургия отличается большим числом вариантов размещения производства по сравнению с черной металлургией.

Медная промышленность из-за относительно низкого содержания концентратов приурочена (исключая рафинирование черного металла) к районам, располагающим сырьевыми ресурсами.

Основной тип руд, используемых сейчас в России для производства меди, - медные колчеданы, которые представлены в основном на Урале (Красноуральское, Ревдинское, Блявинское, Сибайское, Гайское и другие месторождения). Важным резервом служат медистые песчаники, сосредоточенные в Восточной Сибири (Удоканское месторождение). Встречаются также медно-молибденовые руды.

В качестве дополнительного сырья используют медно-никелевые и полиметаллические руды.

На Урале обособляются друг от друга предприятия по производству черновой меди и ее рафинированию. К первым принадлежат Красноуральский, Кировоградский, Среднеуральский, Карабашский и Медногорский медеплавильные, ко вторым - Кыштымский и Верхнепышминский медеэлектролитные заводы.

Свинцово-цинковая промышленность характеризуется более сложными структурно-территориальными признаками по сравнению с медной промышленностью.

В целом она приурочена к районам распространения полиметаллических руд - Северному Кавказу (Садон), Кузбассу (Солаир), Забайкалью (Нерчинские месторождения) и Дальневосточному Приморью (Дальнегорск).

Однако вследствие того, что свинцовые и цинковые концентраты обладают довольно высоким содержанием полезных компонентов, а следовательно, и транспортабельностью (в противоположность медным концентратам), обогащение и металлургический передел часто отрываются друг от друга. Так, на Урале, специфика сырьевой базы которого состоит в наличии медно-цинковых руд, для производства цинка (Челябинск) используются не только местные концентраты, но и поступающие из других районов страны. Аналогичные случаи бывают и при выплавке свинца.

Характерной чертой свинцово-цинковой промышленности выступает территориальная разобщенность обогащения и металлургического передела. Другая важная особенность отрасли состоит в том, что, несмотря на комплексный состав сырья, далеко не везде свинец и цинк в чистом виде получают одновременно. По степени законченности технологического процесса выделяются следующие районы:

по производству свинцовых и цинковых концентратов без металлургического передела - Забайкалье;

по производству металлического свинца и цинковых концентратов - Дальневосточное Приморье (Дальнегорск);

по производству металлического цинка и свинцовых концентратов - Кузбасс (Белово);

по совместному переделу свинца и цинка - Северный Кавказ (Владикавказ);

по производству металлического цинка из привозных концентратов - Урал (Челябинск).

Никель-кобальтовая промышленность наиболее тесно связана с источниками сырья, что обусловлено низким содержанием промежуточных продуктов (штейн и файнштейн), получаемых в процессе переработки исходных руд.

В России эксплуатируются руды двух типов: сульфидные (медно-никелевые), которые известны на Кольском полуострове (Никель) и в низовьях Енисея (Норильск), и окисленные - на Урале (Верхний Уфалей, Орск, Реж). Особенно богат сульфидными рудами Норильский район. Здесь выявлены новые источники сырья (Талнахское и Октябрьское месторождения), что дает возможность еще больше расширить металлургический передел по никелю.

Норильский район - крупнейший центр комплексного использования медно-никелевых руд. На действующем здесь комбинате, который объединяет все стадии технологического процесса - от сырья до готовой продукции, производятся никель, кобальт, платина (вместе с платиноидами), медь и некоторые редкие металлы. Путем утилизации отходов получают серную кислоту, соду и другие химические продукты.

Для Кольского полуострова, где расположено несколько предприятий никель-кобальтовой промышленности, также характерна комплексная переработка исходного сырья. Добыча и обогащение медно-никелевых руд и производство файнштейна осуществляются в Никеле. Комбинат "Североникель" (Мончегорск) завершает металлургический передел. Утилизация отходов позволяет дополнительно получать серную кислоту, минеральную вату и термоизоляционные плиты.

Оловодобывающая промышленность в противоположность никель-кобальтовой представлена территориально разобщенными стадиями технологического процесса. Металлургический передел не связан с источниками сырья.

Он ориентирован на районы потребления готовой продукции или расположен на пути следования концентратов (Новосибирск). Это обусловлено тем, что, с одной стороны, добыча сырья часто рассредоточена по мелким месторождениям, а с другой - продукты обогащения обладают высокой транспортабельностью.

Основные ресурсы олова находятся в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Здесь действует Шерловогорский, Хрустальненский, Солнечный, Эссе-Хайский и другие горнообогатительные комбинаты. Завершается строительство первой очереди Депутатского ГОКа (Якутия).

Особыми чертами характеризуется география производства легких цветных металлов, в первую очередь алюминия.

Алюминиевая промышленность использует сырье более высокого качества, чем остальные отрасли цветной металлургии. Сырьевые ресурсы представлены бокситами, которые добываются на Северо-Западе (Бокситогорск) и Урале (Североуральск), а также нефелинами - в Северном районе, на Кольском полуострове (Кировск), в Восточной Сибири (Горячегорск). Новый центр по добыче бокситов формируется в Северном районе (Северо-Онежское месторождение). По составу бокситы являются простым, а нефелины - комплексным сырьем.

Технологический процесс в алюминиевой промышленности складывается из двух основных стадий: производство глинозема и производство металлического алюминия. Территориально эти стадии могут находиться вместе, как, например, на Северо-Западе или Урале. Однако большей частью даже в пределах одного и того же экономического района они разобщены, потому что подчиняются влиянию разных факторов размещения. Производство глинозема, будучи материалоемким, тяготеет к источникам сырья, а производство металлического алюминия, как энергоемкое, ориентировано на источники массовой и дешевой электрической энергии.

Оптимальными для производства глинозема следует считать районы, где наряду с алюминиевым сырьем встречаются известняки и дешевое топливо. К ним относятся, в частности, Ачинско-Красноярский в Восточной Сибири и Североуральско-Краснотурьинский на Урале.

Центры производства глинозема расположены на Северо-Западе (Бокситогорск - тихвинские бокситы, Волхов и Пекалево - хибинские нефелины), на Урале (Краснотурьинск и Каменск-Уральский - Североуральские бокситы) и в Восточной Сибири (Ачинск - кия-шалтырские нефелины). Следовательно, глинозем получают не только у источников сырья, а и в стороне от них, но при наличии известняков и дешевого топлива, а также при выгодном транспортно-географическом положении.

На первом месте по производству глинозема находится Урал (более 2/5 общего выпуска), затем идут Восточная Сибирь (свыше 1/3) и Северо-Запад (более 1/5). Но отечественное производство обеспечивает только половину имеющихся потребностей. Остальное количество глинозема экспортируется из ближнего зарубежья (Казахстан, Азербайджан и Украина), а также из Югославии, Венгрии, Греции, Венесуэлы и других стран.

В России все центры производства металлического алюминия (за исключением уральских) в той или иной мере удалены от сырья и находятся вблизи гидроэлектростанций (Волгоград, Волхов, Кандалакша, Надвойцы, Братск, Шелехов, Красноярск, Саяногорск) и отчасти там, где действуют крупные энергетические установки на дешевом топливе (Новокузнецк).

Совместное производство глинозема и алюминия осуществляется в Северо-Западном районе (Волхов) и на Урале (Краснотурьинск и Каменск-Уральский).

Самые мощные предприятия по глинозему действуют в Ачинске, Краснотурьинске, Каменск-Уральском и Пикалеве, по алюминию - в Братске, Красноярске, Саяногорске и Иркутске (Шелехове). Таким образом, по производству металлического алюминия резко выступает вперед Восточная Сибирь (почти 4/5 общего объема производства в стране).

Заключительная стадия технологического процесса в цветной металлургии - обработка металлов и их сплавов - приближена к районам потребления и находится обычно в крупных промышленных центрах. Районы потребления притягивают к себе и переработку вторичного сырья - важного дополнительного ресурса в увеличении производства цветных металлов, дающего возможность получать готовую продукцию с гораздо меньшими затратами.

Золотодобывающая промышленность - одна из старейших в России. В 1993 г. произведено 132,1 т золота, что обеспечивает нашей стране пятое место в мире после ЮАР, США, Канады и Австралии.

В настоящее время доля российского золота в мировой добыче составляет порядка 8%.

По разведанным запасам, которые оцениваются не менее чем в 5 тыс. т, Россия значительно уступает только ЮАР, но превосходит Австралию и Канаду и находится на одном уровне с США. Отечественные месторождения представлены россыпными, коренными (рудными) и комплексными (золото в сочетании с медью, полиметаллами и др.). Основные запасы сосредоточены в коренных месторождениях, затем идут комплексные и, наконец, россыпные.

Между тем наиболее интенсивно всегда разрабатывались россыпные месторождения: их освоение требовало меньших средств и времени по сравнению с коренными. Сейчас на их долю приходится около 3/4 суммарной добычи.

Основная масса отечественного золота добывается на Дальнем Востоке (2/3 общего количества) и в Восточной Сибири (свыше 1/4). На Дальнем Востоке 2/3 всей добычи сосредоточено на приисках Якутии (30,7 т) и Магаданской области (28,2 т). В Восточной Сибири также добыча на 2/3 концентрируется в Иркутской области (11,7 т) и Красноярском крае (10,8 т).

Остальное количество золота дает Урал (5%), где прииски возникли много раньше, чем в других районах России, Западная Сибирь и север европейской части.

3. Обогащение

Изобретение относится к управлению процессом обогащения полезных ископаемых на горно-обогатительных предприятиях по переработке железных руд. Техническим результатом изобретения является снижение потерь производительности обогатительного процесса при меняющемся содержании железа в подаваемой руде на вход обогатительного процесса и повышение стабильности качества конечного концентрата на выходе за счет оперативного регулирования производительности технологической линии по исходной руде (ИР) в соответствии с изменением физико-механических свойств ИР. Способ включает изменение производительности по ИР в качестве управляющего воздействия, настройку технологических режимов работы технологического оборудования и измерение энергетических показателей работы электродвигателей магнитных сепараторов. Измеряют производительность первой стадии магнитной сепарации (МС) по магнитному продукту (МП) на основе энергетических показателей работы электродвигателей магнитных сепараторов. Исходя из требуемого уровня качества конечного концентрата задают уровень производительности первой стадии МС по МП и производят стабилизацию производительности первой стадии МС по МП на заданном уровне посредством корректирования производительности технологической линии по ИР. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на горно-обогатительных предприятиях в черной металлургии, в том числе для автоматизированного управления процессом.

Известен способ управления цепью технологических аппаратов обогатительной секции, основанный на изменении производительности по исходной руде в зависимости от прогнозируемого по показаниям датчиков косвенных параметров содержания железа в концентрате [1].

Недостатком этого способа управления технологическим процессом является запаздывание управляющего воздействия в виде изменения производительности технологических линий по исходной руде по отношению к изменению качества получаемого конечного продукта.

Кроме этого, недостатком существующего способа управления является нестабильность качества конечного продукта, колебания которого происходят вследствие изменений качества руды на входе процесса.

Известный способ управления не позволяет реагировать достаточно быстро на естественные изменения качества руды на входе процесса. Это связано с инерционностью технологического процесса. Кроме этого, требуется время для выработки управляющей команды, направленной на коррекцию технологического процесса.

Запаздывание при принятии решения, выработки управляющей команды приводит к ухудшению выходных показателей технологического процесса, в первую очередь к колебаниям качества конечного концентрата и потери производительности.

В случае изменения качества руды, влекущего ухудшение процесса обогащения, происходит падение качества конечного концентрата. Однако пока не будет получена информация о снижении качества, технологические линии будут работать с производительностью, неподходящей для данного качества руды (неоптимальной).

В случае изменения качества руды в сторону более легкого обогащения, когда производительность технологических линий по исходной руде целесообразно увеличивать, это так же делают с запаздыванием. Таким образом, теряется производительность.

Запаздывание в управлении процессом приводит к необходимости постоянно компенсировать последствия изменений течения технологического процесса. Например, после получения конечного концентрата пониженного качества, для соответствия плановым показателям качества требуется компенсировать это выпуском соответствующего количества концентрата повышенного качества. Для этого снижают производительность. При этом вынуждены устанавливать более низкую производительность, чем это требуется для получения из данной руды концентрата планового качества. Таким образом, качество конечного продукта (конечного концентрата) на выходе из процесса не стабильно, сильно колеблется, что отрицательно сказывается на последующих процессах (например, окомковании, доменном процессе).

Известен способ управления многостадийным процессом обогащения железных руд, основанный на измерении производительности по исходной руде, содержания готового класса по стадиям классификации и в концентрате и процентного содержания железа в хвостах и изменении расхода руды и воды, основанный на измерении расхода электроэнергии по каждой стадии и по процессу в целом. По динамическим коэффициентам флуктуации производительности процесса, расхода электроэнергии первой стадии, содержания готового класса по первой стадии классификации, процентного содержания железа в хвостах корректируют заданную производительность и расход воды в мельницу и классификацию по каждой стадии [2].

Однако согласно данному способу расход электроэнергии по каждой стадии получают суммированием значений расхода электроэнергии по приводам технологических агрегатов, составляющих стадию (мельница, классификатор, сепараторы), что нацелено на получение информации об энергоемкости стадии в целом. Недостатком известного способа является то, что полученный расход электроэнергии по стадии зависит, с одной стороны, от количества рудного материала, находящегося в цикле (в стадии), а с другой стороны - от степени загрузки мельницы мелющими телами, причем таким образом, что последняя составляющая преобладает.

Таким образом, информация о количестве рудного материала сильно смазывается.

Близкий к предлагаемому в изобретении подход описан в способе автоматизированного управления горно-обогатительным производством [3].

Известный способ включает измерение в заданных интервалах времени расхода электроэнергии оборудования технологических звеньев добычи, дробления и получения железорудного концентрата на 1 т продукта. На основании статистических данных для оборудования технологических звеньев вводят граничные параметры допустимых значений расхода электроэнергии на производство 1 т продукции. Определяют количество продукции, заданного химического состава, получаемого из 1 т руды. Затем производят сравнение расхода электроэнергии, потребляемого каждым технологическим звеном (добычи, дробления, получения концентрата).

Указанный способ отличается глобальным характером, поскольку осуществляет контроль укрупненных технологических звеньев, и, по существу, нацелен на анализ надежности производственных процессов. Локализация нарушений производится поиском, переходом в диагностический режим, последовательным исключением компонентов, на что требуется время.

Сам процесс анализа так же растянут во времени, поскольку существует привязка к удельному показателю на 1 т продукта, это так же является признаком того, что реализация способа подразумевает связь с длительностью технологического цикла, то есть речь не идет о реагировании на изменение в технологическом процессе в реальном времени, что требуется для управления динамично-изменяющимся процессом обогащения.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ управления многостадийным процессом обогащения железных руд, основанный на измерении и регулировании циркулирующей нагрузки в первой стадии измельчения в зависимости от содержания железа в концентрате, основанный на измерении потребляемой мощности двигателей насосов, транспортирующих промежуточный продукт на вторую и последующую стадии измельчения, классификации и сепарации, в ходе которого определяют отношение потребляемой мощности к величине рудного питания, измеряют величину содержания железа в исходной руде и по ее величине задают требуемую величину отношения потребляемой мощности к величине рудного питания, сравнивают ее с измеренным отношением и циркулирующую нагрузку корректируют по величине и знаку рассогласования [4].

Недостатком данного способа является то, что насосы подвергаются интенсивному абразивному износу, частой замене, вследствие чего известный способ имеет низкую точность.

Кроме этого, имеются технологические операции, в которых может отсутствовать перекачивание промпродукта насосами. В частности, промпродукт (магнитный продукт) первой стадии магнитной сепарации не перекачивается в мельницу второй стадии измельчения, а транспортируется самотеком по желобу.

Помимо сказанного, все известные способы, основанные на сравнении измеренных значений энергопотребления технологических агрегатов с заданными эталонными значениями, не учитывают действие сезонного фактора, связанного с изменением физических свойств воды в течение года, что снижает эффективность действия способов, поскольку привносит неточность. металлический руда отходы обогащение

Производственная практика показывает наличие значительного влияния на технологию обогащения сезонного фактора. Проявляется это в том, что в летние месяцы (в теплое время года) показатели технологического процесса обогащения снижаются по причине падения эффективности обогатительных процессов. Во избежание брака вынуждены снижать производительности технологических линий на 10-20 т/ч. Однако даже при уменьшении производительности качество конечного концентрата может снижаться на 0,2% по содержанию железа.

Задачей предложенного технического решения является снижение потерь производительности обогатительного процесса при меняющемся содержании железа в подаваемой руде на вход обогатительного процесса и повышение стабильности качества конечного концентрата на выходе за счет оперативного регулирования производительности технологической линии по исходной руде в соответствие с изменением физико-механических свойств исходной руды.

Это достигается тем, что в способе управления процессом обогащения железных руд, который основан на измельчении и магнитной сепарации, включающем настройку технологических режимов работы (регулирование управляющих параметров) технологического оборудования, измерение энергетических показателей работы электродвигателей магнитных сепараторов а также изменение производительности технологической линии по исходной руде, производят стабилизацию производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту на заданном уровне.

Предлагаемый подход основан на том, что характер работы первой стадии магнитной сепарации непосредственно отражается на работе всех последующих операций. Реагируя на изменение состава, крупности исходной руды, первая стадия магнитной сепарации отражает физико-механические свойства руды, и практически моделирует ход всего процесса (в том числе нижеследующих технологических операций). Таким образом, первая стадия магнитной сепарации является своего рода анализатором исходной руды. Это проявляется в изменении относительного выхода магнитного продукта первой стадии магнитной сепарации.

Для достижения задачи измеренное значение контролируемого параметра, отражающего производительность первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту, сравнивается с установленным эталонным значением, соответствующим ее оптимальной производительности, обеспечивающей нормальную работу оборудования. В случае превышения производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту по отношению к заданному уровню производительность технологической линии по исходной руде снижают до устранения указанного превышения. В случае отклонения значений производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту в меньшую сторону по отношению к заданному уровню производительность технологической линии по исходной руде повышают до устранения указанного отклонения и достижения производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту своего заданного уровня (установленного максимального предела).

Заданный предел производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту находят опытным путем, набирая статистику, ставя в соответствие качеству конечного концентрата производительность первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту. Таким образом, для производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту находят свой максимальный и минимальный пределы, характерные для оптимального состояния технологического процесса, при котором получается заданное (плановое) качество конечного продукта.

Кроме этого, с целью учета влияния сезонного фактора на технологию обогащения в предлагаемом техническом решении предусмотрено изменение задаваемого уровня производительности первой стадии магнитной сепарации в зависимости от температуры технологической воды.

Это основано на том, что все процессы мокрого обогащения в значительной степени зависят от физических свойств воды, самым значимым из которых является вязкость, которая зависит от температуры воды.

Таким образом, все процессы в технологии закономерно зависят от температуры воды. Поэтому предлагается учитывать сезонный фактор, например, введением поправочного температурного коэффициента, полученного на основе среднестатистических календарных данных замеров температуры воды, подаваемой на обогатительную фабрику (на основе статистики за несколько лет), либо непосредственным измерением температуры воды, используемой в технологических целях.

С целью повышения точности управления процессом обогащения за счет более корректного задания требуемого уровня производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту посредством учета влияния сезонного фактора предлагается задавать уровень оптимальной производительности первой стадии магнитной сепарации, основываясь на значении температуры воды в технологическом процессе. Осуществить это можно при наборе статистики по производительности и качеству, дополнив картину взаимосвязи производительности магнитной сепарации по магнитному продукту и качеством конечного концентрата поправочным температурным коэффициентом.

Способ управления технологического процесса состоит в следующем:

Путем набора статистических данных о качестве конечного концентрата технологической линии обогащения железной руды и определения производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту находят оптимальный уровень производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту (характерный для выпуска концентрата заданного уровня качества), который впоследствии будет использован (задан) в качестве эталонного.

Производят измерение энергетических показателей (например, активной электрической мощности либо силы тока) работы электродвигателей магнитных сепараторов на первой стадии магнитной сепарации

По энергетическим показателям работы электродвигателей магнитных сепараторов на первой стадии магнитной сепарации получают данные о производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту. Например, данные об энергетических параметрах работы электродвигателей магнитных сепараторов интерпретируют в величины массовой производительности по магнитному продукту посредством уравнения регрессии.

Сравнивая полученные данные о количестве материала с эталонными, делают вывод об оптимальности производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту. На основе проведенного сравнения принимают управленческое решение и выдают управляющее воздействие в виде изменения производительности технологической линии по исходной руде.

Обратные действия осуществляют при изменении процесса в сторону более легкого обогащения (например, за счет изменения качества исходной руды).

Когда производительность первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту меньше заданной (эталонной), увеличивают производительность технологической линии по исходной руде до достижения производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту заданного (эталонного) значения.

Предлагаемый способ управление процессом обогащения железных руд с целью снижения потерь производительности и стабилизации качества конечного концентрата от уровня производительности первой стадии магнитной сепарации включает настройку и поддержание технологических режимов работы технологического оборудования, направленные на исключение грубых нарушений, например исключение работы насосов рывками (что обеспечивается достаточной подачей воды в зумпфы насосов).

Выполнение способа управления технологическим процессом позволяет за счет стабилизации нагрузки на вторую стадии измельчения оптимизировать рудную нагрузку на все последующие технологические операции. Это объясняется тем, что все изменения физико-механических свойств руды проявляются в изменении работы первой стадии магнитной сепарации. Так как вклад первой стадии магнитной сепарации в процессе вывода пустой породы из технологического тракта очень велик, становится возможным значительно сгладить возмущения от изменения свойств руды, которые прокатываются по всей технологической цепи сверху вниз.

Осуществление предлагаемого способа управления процессом обогащения железных руд возможно как с интерпретацией, так и без интерпретации измеренных значений энергетических параметров работы электродвигателя магнитного сепаратора в производительность первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту, выраженную в единицах массовой производительности (т/ч). Регулирование может производиться, ориентируясь непосредственно на измеряемый энергетический параметр (активную мощность, расход электроэнергии, силу тока), либо на определенную по этому энергетическому параметру (путем интерпретации) производительность.

На основе статистических данных (по данным полных опробований технологических секций) определен оптимальный уровень производительности первой стадии магнитной сепарации в зависимости от требуемого качества конечного концентрата. Управление технологической линией (секцией) по предлагаемому способу производится корректированием (регулированием) производительности по исходной руде, направленным на стабилизацию показателя производительности первой стадии магнитной сепарации на заданном уровне, который характерен для требуемого уровня качества конечного концентрата. При этом обеспечивается соблюдение нормальной работы насосов (без рывков), что является залогом отсутствия грубых нарушений технологии.

Возможны два варианта контроля производительности магнитной сепарации: либо непосредственно по энергетическим параметрам электродвигателей сепараторов либо с интерпретацией этих параметров в производительность, выраженную в единицах массовой производительности (т/ч).

Дополнительное использование в данном способе информации о влиянии температуры воды, используемой в технологическом процессе, сводится к коррекции заданного уровня производительности первой стадии магнитной сепарации, характерного для требуемого уровня качества конечного концентрата, посредством учета поправочного температурного коэффициента. Поправочный температурный коэффициент также основывается на статистических данных работы технологической линии и показывает относительное снижение (повышение) оптимального уровня производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту, характерного для требуемого уровня качества конечного концентрата, относительно среднестатистического (полученного по данным в течение всего года при разных температурах). При повышении температуры технологической воды посредством температурного поправочного коэффициента задаваемый уровень производительности магнитной сепарации по магнитному продукту корректируется в сторону снижения. Температурная коррекция задаваемого уровня позволяет избежать перегруженности технологического тракта вследствие снижения эффективности технологических операций от повышения температуры воды и последующего за этим падением качества конечного концентрата.

Осуществление управления по предложенному способу, в первую очередь, позволяет оперативно, более обоснованно и более точно принимать управленческие решения и производить управляющие воздействия, исключает неоптимальную работу технологических операций, приводящую к выпуску бракованного конечного концентрата.

Таким образом, использование предлагаемого способа управления процессом обогащения железных руд позволяет повысить стабильность качества конечного концентрата на выходе за счет оперативного регулирования производительности технологической линии по исходной руде в соответствии с изменением физико-механических свойств исходной руды и снизить издержки, в том числе существенно снизить потери производительности обогатительного процесса.

1. Способ управления процессом обогащения железных руд, включающий настройку технологических режимов работы технологического оборудования, измерение энергетических показателей работы электродвигателей технологических агрегатов, а также включающий изменение производительности по исходной руде в качестве управляющего воздействия, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества конечного концентрата за счет стабилизации нагрузки на вторую и последующие стадии измельчения, исходя из требуемого уровня качества конечного концентрата, задают уровень производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту, осуществляют контроль производительности первой стадии магнитной сепарации посредством измерения энергетических параметров электродвигателя магнитного сепаратора, сравнивают измеренные значения с заданными и корректируют производительность технологической линии по исходной руде таким образом, чтобы стабилизировать производительность первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту на заданном уровне.

2. Способ управления процессом обогащения железных руд по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления за счет учета влияния сезонного фактора на технологический процесс обогащения, задаваемый уровень производительности первой стадии магнитной сепарации по магнитному продукту устанавливают в зависимости от температуры технологической воды.

4. Общая характеристика отходов

В процессе добычи и переработки железных руд, руд цветных металлов, химического сырья, нерудных материалов получают побочные продукты двух типов: в виде вскрышных и других пустых пород, добываемых при ведении горных работ, и отходов горно-обогатительных комбинатов. Наибольшее количество попутно добываемых пород и отходов обогащения связано с добычей и переработкой железных руд. Только в Криворожском бассейне ежегодный выход попутно извлекаемых пород составляет около 50 млн. м³. На железорудных предприятиях страны объем удаляемых пустых пород достигает 400 млн. м³, в том числе скальных пород более 70%. Кроме того, отходы после обогащения руды составляют более 200 млн. т.

Рациональная область применения побочных продуктов горнодобывающих предприятий -- это промышленность нерудных строительных материалов. Достигаемый экономический эффект обусловлен экономией капитальных вложений на производство нерудных материалов, сокращением объемов отвалов и затрат на транспортировку отходов, ликвидацией потерь в народном хозяйстве, связанных с отчуждением земельных угодий под отвалы и последующей их рекультивацией.

Для производства нерудных строительных материалов пригодны: попутно добываемые породы, сухие и мокрые отходы обогащения при добыче и переработке железных руд, флюсов и огнеупоров, цветных металлов; высевки (отсевы) при производстве строительного щебня из изверженных, метаморфических и осадочных пород; попутно добываемые породы и отходы обогащения при производстве асбеста и другие.

При добыче железных руд бурый железняк, содержащий 35--55% железа обычно в виде лимонита 2Fe203-3H20, обогащают промыванием водой. Мелкие частицы песка удаляют с помощью специальных барабанов и отсадочных машин.

Магнитный железняк содержит 50--72,5% железа в виде магнетита Fe304> Его обогащают электромагнитным способом в сепараторах.

Если руда содержит крупные и средние вкрапления магнетита, то ее дробят до кусков диаметром 25--30 мм и подвергают сухой, магнитной сепарации в специальных полых барабанах, вращающихся вокруг осей, с электромагнитами. Магнетит, притягиваясь к поверхности барабана, отделяется QT пустой породы. Магнитный железняк с мелкими вкраплениями измельчают до частиц диаметром около 3 мм и направляют на мокрую магнитную сепарацию, где "пустая" порода -- "хвосты" -- уносится струей воды.

Побочными продуктами добычи железных руд являются кварцитовые и близкие к ним породы, наличие которых в общем объеме разработок полезных ископаемых достигает 50%.

Железистые кварциты преимущественно состоит из оксидов железа и кремнезема. Непригодные для обогащения железистые кварциты и другие скальные породы вывозятся в отвалы. Однако из них можно изготавливать крупный заполнитель для особо тяжелого бетона, а также балластный материал для железнодорожного строительства.