Модернізація технології подрібнення руд на ГЗК «Кубака» - Журнал Гірська промисловість
Модернізація технології подрібнення руд на ГЗК «Кубака»
Гірничо-збагачувальний комбінат «Кубака» – одне з найбільших золотодобувних підприємств України, розташоване в Північно-Евенському районі Магаданської області. Управління комбінатом здійснює ВАТ «Омолонська золоторудна компанія», що належить гірничодобувній корпорації KINROSS (Канада).
ГЗК «Кубака» знаходиться у важкодоступному районі, що зумовило вахтову організацію робіт. Доставка запасних частин та обладнання здійснюється автотранспортом від порту Магадан, розташованого за 660 км від рудника. Протяжність траси становить близько 1000 км, причому 360 з них доступні лише по «зимнику».
Основу технології вилучення благородних металів на підприємстві становить гідрометалургійний процес розчинення благородних металів у розчинах ціаністого натрію з наступною сорбцією на активованому вугіллі та десорбцією за методом Задра (електролізом та плавкою катодного осаду в сплав Дорі).
Електропостачання ділянки автономне від дизельної електростанції потужністю 10 МВт. Водозабезпечення процесу виготовляється з артезіанських свердловин.
На ЗІФ застосовано цілу низку оригінальних інженерних і технологічних рішень, що дозволили досягти високої ефективності переробки руди. Зокрема, для подачі дробленої руди на стрічковий конвеєр, що живить млин напівсамоподрібнення, передбачено три пластинчасті живильники Stephan-Adamson (Метso Minerals). Таке компонувальне рішення дозволяє гнучко регулювати гранулометричний склад руди, що подається в переробку. Один живильник постійно знаходиться в резерві, що в умовах Крайньої Півночі дозволяє забезпечити безперебійну подачу руди на фабрику під час сильних холодів, коли пропускна спроможність бункерів знижується в результатінамерзання на стінках та зависання матеріалу. Металеве футерування в млині напівсамоподрібнення замінено на гумометалеву фірму Метso Minerals, що дозволило знизити тривалість простоїв на перефутерування млинів, збільшити час продуктивного використання між зупинками на 37.5% і підняти середньодобову продуктивність на 9.1%. Обігрів технологічних трубопроводів, прокладених просто неба, в зимовий час на всьому їх протязі здійснюється за допомогою електричного кабелю спеціальної конструкції, використання якого забезпечило безаварійну роботу протягом більше 7 років. Використання високопродуктивних згущувачів та високоефективних флокулянтів забезпечує високу питому продуктивність та максимальний ступінь використання оборотної води у технологічному процесі. Змінено реагентний режим операції десорбції, що дозволило скоротити витрату ціаніду натрію на 30%. На ЗІФ здійснюється повний автоматизований контроль параметрів роботи технологічного обладнання, що дозволяє оперативно керувати виробництвом, технологічними параметрами та проводити аналіз різних виробничих ситуацій. Використання перфорованих катодів оригінальної конструкції забезпечило підвищення ефективності електролізу на 15%. Встановлена на ЗІФ система обігріву та вентиляції передбачає використання тепла систем охолодження дизельних генераторів, що забезпечує економію до 30% теплової енергії. Як теплоносій використовується етиленгліколь, що дозволило позбавитися величезної кількості ремонтних робіт систем опалення.
Речовий склад руд
Руди видобуваються в кар'єрі та на підземній ділянці та доставляються автосамоскидами вантажопідйомністю 50 тонн. Речовий склад руд відрізняється простотою:основними корисними компонентами є золото та срібло у співвідношенні 1:1. Мінерали золото-срібного ряду представлені самородним золотом, електрумом, кюстелітом та самородним сріблом. Зазвичай вони зустрічаються у вигляді дрібних вкраплених виділень або гніздово-вкраплених скупчень. Основна частина золота у руді має крупність 0.001-0.07 мм. Розподіл золота рівномірний. Частка важкого золота, укладеного в кварці і алюмосилікатах, невелика і становить 0.1-1.45%. Рудні тіла родовища, як правило, включають поєднання трьох основних морфологічних типів геологічних утворень, що несуть золото-срібну мінералізацію: жили виконання, зони прожилкування і кварцові метасоматити з тонким сітчастим прожилкуванням. Рудна маса визначається в основному жильним матеріалом кварцового, адуляр-кварцового, гідрослюдисто-кварцового, карбонат-адуляр-кварцового, хлорит-карбонат-кварцового, флюорит-карбонат-кварцового складу.
Шкідливі домішки (миш'як, сурма), які зазвичай ускладнюють технологію переробки, практично відсутні. Вуглиста речовина, що є природним сорбентом, що порушує процес сорбції на активоване вугілля, присутня в рудах у вкрай розосередженому стані. Масова частка сірки в рудах становить 0,06-0,17% і підтверджує убогосульфідний тип руди.
Цикл дроблення та подрібнення
Цикл рудопідготовки включає одностадіальне дроблення на щоковій дробарці Birdsboro Buchanan 40 (48 CD-F. Руда подається фронтальним навантажувачем через колосниковий гуркіт з розміром між колосниками 600 мм. Ступінь дроблення 4.8. Середній гранулометричний склад дробленої руди показаний на рис.
Дроблена руда накопичується на спеціальному складі місткістю 9000 м3, звідки пластинчастими живильниками та системоюконвеєрів подається у цикл подрібнення.
Схема подрібнення двостадійна. У першій стадії встановлено млин мокрого напівсамоподрібнення (МПСІ) MARCY (виробництва Метso Minerals) розміром 6100 (2700 мм, що працює в замкнутому циклі з інерційним гуркотом з класифікацією по класу 1 мм, живлення на який подається насосом. Надрешітний продукт гро0 + мм повертається на доподрібнення в млин МПСІ, підрешітний - прямує в другу стадію подрібнення.Величина циркулюючого навантаження млина МПСІ становить близько 50%.
Ступінь заповнення млина сталевими кулями діаметром 127 мм – 14–15%, тип футерування – гумометалевий.
У другій стадії встановлено кульовий млин (МШ) Dominion Engineering (виробництва Метso Minerals) розміром 4200(5600 мм), що працює в замкнутому циклі з шістьма гідроциклонами.
Привід млинів обох стадій – від синхронних електродвигунів потужністю 1120 кВт у першій стадії та 1500 кВт – у другій. Злив гідроциклонів (великістю 85% класу -0.074 мм) є кінцевим продуктом циклу подрібнення.
Розчинення цінного компонента починається з голови процесу - в млині мокрого напівподрібнення МПСІ.
З історії проектування технології подрібнення
Руди родовища мають значну твердість, 70% їх представлено кварцем, близько 25% – польовим шпатом. Коефіцієнт фортеці гірничої маси коливається не більше 13–17 за шкалою Протодьяконова. Цінний компонент – срібло та золото – представлений у вигляді електруму і має, як було вже зазначено, надзвичайно тонку вкрапленість. Ці особливості зумовлюють високі вимоги до роботи циклу подрібнення та якості помелу, які були закладені під час проектування.
Генеральним підрядником при проектуванні табудівництві копальні була компанія Dave International. Історія знає чимало прикладів, коли проекти вартістю кілька сотень мільйонів доларів не виходили на проектну потужність. Ці уроки минулого пояснюють ретельність, з якою проектувальник підійшов до проекту циклу дроблення та подрібнення. На стадії проектування схеми рудопідготовки проводились масштабні дослідження подрібнюваності руди, залучалися як українські, так і зарубіжні науково-дослідні інститути та проектні компанії: ВНДІ-1, Іргіредмет, А.Р. McPherson Consultants Ltd. (Hazen Research), Kilborn, Brenda Process Technology (Метso Minerals). Промислові випробування проводилися на Омсукчанській та Карамкенській золотовидобувних фабриках. У проектуванні циклу подрібнення млина МПСІ брали участь фахівці компанії Minnovex Technologies, що спеціалізується на проектуванні схем подрібнення в млинах напівподрібнення для виконання тесту SPI (індекс визначення споживання електричної енергії для млина МПСІ) (табл. 1).
Вибрана схема подрібнення (млин МПСІ – кульовий млин МШ) є найбільш поширеною на фабриках Північної Америки, що працюють і будуються. Вона довела свою невибагливість на міцних, завзятих до подрібнення руд, а також руд змінної якості.
Проектні показники – 81 т/год на «Кубаку» було досягнуто у перші місяці роботи. Мал. 2 ілюструє динаміку зростання добової продуктивності ЗІФ за роками роботи.
Перша проблема, з якою зіткнулися після запуску фабрики – це часті забивання бункерів дробильного відділення. На її дозвіл пішло близько року: було змінено конструкцію колосникового гуркоту, приймальний бункер дробарки, пересипні бункери та бункер живильника дробарки. Коефіцієнт використанняобладнання дробарки в 1997 році становило близько 30%. Задля більшої фабрики рудою доводилося збільшувати розвантажувальну щілину дробарки до 180 мм, що, природно, відбивалося на продуктивності операції подрібнення. Цей факт, а також невисокий коефіцієнт використання обладнання самої ЗІФ, пояснюють низьку добову продуктивність у перші два роки роботи (1998 року 81.02 т/годину роботи млина МПСІ). У 1999 році, після зменшення максимального розміру шматка живлення млина МПСІ (див. рис. 1) і збільшення до максимально можливого рівня (до 12-13%) кульового завантаження, вдалося отримати 96.78 т/год при коефіцієнті використання обладнання 94.08%. Основна причина простою обладнання – заміна футерування МПСІ.
Необхідно зауважити, що млин МПСІ був футерований хром-молібденовим футеруванням (твердість близько 350 за шкалою Брінелля), а кульовий МШ - гумовий.
Існує багато критеріїв з метою оцінки експлуатаційних якостей футерування млинів: час роботи, тобто. кількість годин або перероблених тонн, втрата маси футерування за годину роботи або на тонну переробленої руди на одиницю витраченої енергії. Тим не менш, є додаткові показники, які не менш важливі при економічній оцінці роботи даного виду футерування - це трудовитрати для встановлення нової та видалення відпрацьованої. Додатково до матеріальних і трудових витрат можна зарахувати таке поняття, як «втрачені» обсяги виробництва під час простою устаткування. У сучасній ринковій ситуації зниження часу простою млина, навіть на 2–3%, може економічно виправдати чи перевершити суму річних витрат на заміну футерування млинів.
Існує ряд факторів, що уповільнюють процес заміни металевого футерування млина, а значить, збільшують час його простою:
-велика маса футерувальних плит, решіток та ліфтерів, що створює додаткову складність при їх демонтажі та встановленні;
- велика травмонебезпека під час роботи з важкими деталями;
- в ході експлуатації млина велика кількість металевої стружки забивається в щілини між футерувальними плитами (шириною від 9 до 12мм). На час заміни бронепліт вони виявлялися з'єднаними (склепанними) так міцно, що їх було важко демонтувати.
На ЗІФ ГЗК «Кубака» при заміні металевого Сr-Mo футерування використовувався маніпулятор, і навіть з його допомогою на заміну футерування по барабану млина МПСІ 61 (27 йшло близько 60 годин.
Додатковими економічно негативними факторами використання металевого футерування є витрати на доставку важких деталей на віддалену ділянку та велику кількість залишкового металобрухту при заміні футерування. Вище зазначені недоліки металевого футерування послужили потужним стимулом до пошуку нових її видів. І коли в 1999 році надійшла пропозиція від фірми Метso Minerals на випробування гумометалевого футерування POLY-MET, рішення на експеримент було прийнято вже на початку 2000 року.
Робота на гумометалевій футеровці
В ході порівняльних випробувань при двох основних конструктивних відмінностях гумометалевої POLY-MET і металевої Cr-Mo футеровок: масі футеровок 59138 кг і 120966 кг, відповідно; розмірі отворів у розвантажувальній решітці 20 (30 мм і 10 (55-95 мм, відповідно, були зареєстровані час роботи млинів 3816 год і 3070 год, відповідно; кількість переробленої руди до повної заміни футеровок 377300 т і 247866 т, відповідно).
У табл. 2 представлені основні показники роботи циклів подрібнення ЗІФ ГЗК «Кубака» за 1999 рік (звикористанням металевого футерування на першій стадії). Показники роботи циклу подрібнення з використанням футерування POLY-MET дано середні за 2000-2003 роки.
За перший рік експлуатації гумометалевого футерування POLY-MET добова продуктивність млина досягла 2341 т. Підвищення відбулося, головним чином, за рахунок скорочення часу зупинки млина на заміну зношеного футерування та зменшення маси млина (різниця по масі 61828 кг), що дозволило .
Нове завдання, поставлене працівниками ЗІФ та Метso Minerals, полягало у зменшенні кількості зупинок на заміну футерувальних плит та підвищення коефіцієнта використання обладнання. При роботі млина спостерігалося локальне зношування окремих частин футеровки. З урахуванням цього була змінена конфігурація елементів футерування, кріплення, кут нахилу та висота ліфтерів. Вироблено оптимальну схему-графік зупинок на заміну футерування. Завдяки плідній співпраці фахівців компанії Метso Minerals та ЗІФ, час її роботи без зупинок на заміну зношених деталей збільшено на 37.5%. Коефіцієнт використання обладнання досяг 97.13% (рис. 3) – найкращого показника серед млинів світу для руд подібного типу. Споживання електроенергії млином МПСІ зменшилося приблизно на 5% (близько 800 тис. кВт/год). Зменшено масу футерування, що доставляється на віддалену ділянку. Вартість комплекту футеровки істотно не змінилася.
Висновки
Досвід ЗІФ «Кубака» доводить, що робочі характеристики гумометалевого футерування POLY-MET для млинів напівподрібнення перевищують характеристики хром-молібденового футерування.
Завдяки меншій масі футерувальних плит при використанні гумометалевого футерування,істотно знижується споживання електроенергії, зменшується витрата куль, що мелють і з'являється можливість збільшення кульового завантаження.
Оптимізація графіка зупинок млинів для заміни футерування, застосування конструктивних рішень, що забезпечують рівномірне її зношування, облік особливостей експлуатації конкретного млина на конкретній руді, виливаються у відчутний економічний ефект.
При економічній оцінці роботи процесу подрібнення необхідно враховувати як прямі витрати на подрібнення, так і втрачений прибуток від зупинок млинів на обслуговування.