Основа анализа существующей технологии и организации производства

Основа анализа существующей технологии и организации производства

Введение

Минерально-сырьевая база твердых полезных ископаемых Северо-Западного федерального округа, учитывая ее состав и степень освоения, продолжает играть существенную роль в экономике округа и в значительной мере определяет перспективы его развития. Округ обладает развитой горно-добывающей промышленностью, которая наращивает свою ресурсную базу, добычу и переработку важнейших видов твердых полезных ископаемых.

На территории Северо-Западного федерального округа действует более 20 крупных горно-добывающих предприятий. Все предприятия горнопромышленного комплекса области являются градообразующими, поэтому их финансовое положение в значительной мере определяет уровень и состояние производственной и социальной инфраструктуры, а также занятость, обустройство и благосостояние населения районов их расположения.

В данной пояснительной записке будут представлены данные по расчётам проектирования обогатительной фабрики по переработке комплексных руд ковдорского месторождения. За аналог предприятия взят АО «Ковдорский ГОК», разрабатывающее открытым способом месторождение комплексных бадделеит-апатит-магнетитовых руд. Ковдорский ГОК - крупное и градообразующее предприятие в городе Ковдоре Мурманской области. Второй по объёмам добычи производитель апатитового концентрата в России и единственный в мире производитель бадделеитового концентрата, крупный производитель железорудного концентрата.

Целью дипломного проектирования является на основе анализа существующей технологии и организации производства выявить возможности внедрения нового оборудования, которое позволит улучшить технико-экономические показатели.

1. Общая часть

.1 Характеристика минерально-сырьевой базы

экономический руда обогатительный месторождение

Ковдорское комплексное бадделеит-апатит-магнетитовое месторождение открыто в 1933 году одновременно с самим массивом, а в 1962 году вступил в строй Ковдорский горно-обогатительный комбинат, выпускавший магнетитовый концентрат для Череповецкого металлургического завода. До 1975 года из его руд извлекался только магнетит, хотя параллельно велись исследования по разработке эффективной технологии попутного извлечения апатита и бадделеита. Эти исследования оказались успешными, и в настоящее время Ковдорский комбинат является крупным многопрофильным предприятием, на котором работают почти 5000 человек, выпуская, помимо магнетитового, ещё апатитовый и бадделеитовый концентраты.

Характеристика месторождений

Разработка комплексного магнетит-апатит-бадделеитового месторождения ведётся акционерным обществом «Ковдорский горно-обогатительный комбинат» открытым способом, так что за 40 лет на месте некогда возвышавшейся здесь горы образовался огромный карьер длиной 2300 метров и глубиной более 270 метров. АО «Ковдорский ГОК» производит магнетитовый концентрат с 64.0-64.2 процентным содержанием железа, бадделеитовый концентрат с 98.1-98.3 процентным содержанием ZrO₂ и апатитовый концентрат с 38 и более процентным содержанием Р₂О₅.

Наконец, необходимо отметить, что Ковдорское железорудное месторождение необычайно богато редкими коллекционными минералами, по крайней мере 6 из которых: ковдорскит, гирвасит, римкорольгит, красновит, стронциовитлокит и ёнаит - являются минералами-эндемиками, то есть не встречаются больше нигде в мире.

Флогопитовое месторождение было открыто в 1960 г. В.И. Терновым при разведке вермикулитового месторождения. Его промышленная разработка началась в 1965 году, а к 1970 году вступили в строй эксплуатационная шахта, карьер и обогатительная фабрика, позволяющие ежегодно добывать около 5000 тонн флогопита. Флогопитовое месторождение является крупнейшим в мире.

Ковдорское франколитовое месторождение протянулось на 3 км вдоль южного и юго-западного экзоконтакта пород железорудного комплекса. Франколитовые руды заполняют глубокую впадину на поверхности карбонатитов, их запасы невелики, и поэтому они рассматриваются только как резервная база АО «Ковдорский ГОК». По вещественному составу эти руды подразделяются на существенно франколитовые и франколит-гидрослюдистые. Главным минералом является карбонат-фторапатит, в переменных количествах присутствуют магнетит и вермикулит.

Месторождение апатит-карбонатных руд и карбонатитов залегает в виде неполнокольцевой зоны в фенитах юго-западной части массива. Более чем 90% пород месторождения представлены апатит-кальцитовыми карбонатитами с магнетитом, зелёным флогопитом и форстеритом; кроме того присутствуют кальцитовые карбонатиты с флогопитом и акцессорным пирохлором, доломитовые и доломит-кальцитовые карбонатиты.

Геологическое строение Ковдорского месторождения

Ковдорское месторождение комплексных апатит-магнетитовых руд находится в Мурманской области, в 1,5 км к западу от ж.д. станции Ковдор.

Месторождение расположено на юго-западной окраине Ковдорского массива ультраосновных, щелочных пород и карбонатитов, рельеф поверхности которого представляет депрессию, окруженную возвышенностями с абсолютными отметками вершин до 430 м и с относительными превышениями до 200 м.

Запасы месторождения оконтурены геологоразведочными скважинами до глубины около 2 км от поверхности, без признаков уменьшения мощности вертикального рудного тела и снижения качества руды.

В главной рудной залежи сосредоточено 97% балансовых запасов месторождения. Залежь тело вытянута на 1400 м, форма ее в плане неправильная. Морфологически залежь разделена на 2 части: южную и северную. Южная представляет собой изометричное в плане крутопадающее трубообразное тело шириной 700-800 м, северная - апофизу рудной трубы мощностью 200…250 м, вытянутую в субмеридиональном направлении на 500 м. Падение залежи в целом крутое, близкое к вертикальному, с незначительным склонением под углом 80-85 град. к югу. Внешние контуры залежи сложные, извилистые. Границы с вмещающими породами определяются опробованием с учетом бортовых содержаний компонентов.

Рудные образования месторождения образуют два резко отличающихся друг от друга количественным соотношением карбонатов (главным образом кальцита) и силикатов (форстерита, флогопита, редко пироксена) минеральных комплекса (в последовательности формирования): апатит-силикатно-магнетитовый (силикатные руды) и апатит-карбонатно-магнетитовый (карбонатные руды). Во всех типах руд присутствует бадделеит.

Руды подразделяются на два промышленных типа: бадделеит-апатит-магнетитовые (БАМР) и маложелезистые апатитовые руды (МЖАР). Каждый из этих типов подразделяется по преобладающему составу нерудных минералов на силикатный и карбонатный подтипы.

Природные типы ковдорских руд:

·   АФМ (апатит-форстерит-магнетитовые), включающие отдельные участки форстерит-магнетитовых руд, пользуются господствующим положением по всей площади месторождения. Для них характерна окраска от светло-серых, до тёмных тонов в зависимости от концентрации магнетита. В наших пробах вариации вещественного состава следующие: магнетита от 19 до 68 процентов, апатита от 9 до 44 процентов, форстерита от 10 до 34 процентов. Руды характеризуются вкрапленно-полосчатыми, полосчато-гнездовидными, грубополосчатыми и брекчиевидными текстурами.

·   КФМ (кальцит-форстерит-магнетитовые) руды занимают небольшие площади рудной залежи, группируясь вокруг её карбонатного ядра. Руды КФМ залегают совместно с рудами апатит-карбонат-магнетитового состава, и слагают ряд неправильных по форме участков с очень извилистыми краями. Для этих руд характерны: вкрапленно-гнездовидные, массивные текстуры в сочетании с крупнозернистыми структурами;

·   АКМ (апатит-карбонат-магнетитовые) руды располагаются в центральной части месторождения, где слагают зону переменной ширины, окаймляющую карбонатное ядро. В северной части месторождения руды АКМ образуют небольшое столбообразное тело неправильной формы. Контакты рудных тел неровные, расплывчатые, с многочисленными изгибами. Руды АКМ, в зависимости от содержания и размещения в них составляющих компонентов (апатита, карбоната, магнетита), обладают полосчато-пятнистымми, шлировыми, гнездовидными текстурами. Для руд этого типа характерна крупнозернистая структура.;

·   Кальцитовые карбонатиты и руды, связанные с их образованием, апатит-карбонатного свойства, расположены в центральной части месторождения и приурочены к кольцевой структуре. Границы крупных тел извилистые, неровные. Очень часто кальцитовые карбонатиты o6paзуют небольшие жильные тела среди АФМ-ых и АКМ-ых руд.

·   Доломитовые карбонатиты образуют жильные тела, прорывающие АК (апатит-карбонатовые) руды. Окраска их отличается от кальцитовых карбонатитов желтоватым оттенками. Структура мелкозернистая на фоне массивных текстур.

Силикатный подтип БАМР включает в себя форстерит-магнетитовые сплошные и штокверковые (ФМ) и апатит-форстерит-магнетитовые (АФМ) природные разновидности руд, которые в совокупности составляют 77% запасов МЖАР. Карбонатный подтип БАМР представлен апатит-кальцит-магнетитовыми (АКМ) и гумит-тетрафлогопит-апатит-кальцит-магнетитовыми рудами, а также карбонатно-форстерит-магнетитовыми (КФМ), в том числе кальцит-форстерит (флогопит) - магнетитовыми и доломит-форстерит (флогопит, тремолит) - магнетитовыми рудами (23% запасов МЖАР).

Относительные количества разновидностей руд в запасах промышленных типов руд в недрах и средние содержания основных компонентов в них приведены в табл. 1.1. Физико-механические свойства руд и пород представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.1. Характеристика разновидностей руд

Таблица 1.2 Физико-механические свойства руд и пород

Основными компонентами руд, имеющими промышленную ценность, являются Fe, P₂O₅ и ZrO₂; важное значение для обогащения руд имеет также CO₂. Вредные примеси - U и Th, а также MgO, S и TiO_2.

.3 Добыча полезного ископаемого

Добыча и изучение полезных ископаемых Ковдорского месторождения производится в соответствии с лицензиями на право пользования недрами.

Горно-транспортный цикл является головным в составе основной технологии предприятия. Его предназначение и задача - разработка месторождений полезных ископаемых с целью добычи исходного рудного сырья, подготовка рудного сырья с заданными параметрами качества (шихтовка) и подача на последующие переделы (дробление и обогащение).

Основные объекты горных работ на комбинате:

карьер по добыче комплексных бадделеит-апатит-магнетитовых руд;

карьер по добыче лежалых отходов обогащения (хвостов), содержащих апатит и бадделеит.

Технологический процесс горно-транспортного цикла основной технологии ведут следующие подразделения комбината:

рудник «Железный», численность работников 703 чел.;

цех технологического транспорта (ЦТТ), численность работников 613 чел.;

цех горно-дорожных и строительных машин (ЦГДиСМ), численность работников 175 чел.

Для основного производства устанавливается следующий режим работы: на добыче руды и на производстве вскрышных работ - 365 рабочих дней в 3 смены с продолжительностью одной смены 8 часов; для вспомогательного производства предусматривается несколько режимов: 365 дней в 3 смены по 8 часов, 301 день в 3 (или 2) смены по 8 часов, 249 дней в 1 смену по 8 часов и др.

Способ добычи полезного ископаемого и система разработки

Способ разработки - открытые горные работы. Система разработки с углубкой карьера горизонтальными уступами, отработка уступов круговыми заходками, направление перемещения фронта работ многостороннее, отвалообразование внешнее с автомобильной и конвейерной транспортировкой вскрыши. В таблице 1.3 приведены параметры карьера.

Таблица 1.3 Основные параметры карьера

Наименование	Ед. измерения	Показатель
Производственная мощность по руде  Возможная максимальная производительность Глубина карьера по утвержденному проекту по замкнутому контуру на длительную перспективу Периметр карьера Длина карьера (север - юг) Ширина карьера (запад - восток) Ширина рабочих площадок Высота рабочих уступов до гор.+70 м ниже гор.+70 м Высота подъема груза (горной массы) автотранспортом за 9 мес. по руде по вскрыше по горной массе Протяженность автомобильных дорог, в том числе: карьерные дороги дороги на отвалах Руководящий уклон	млн. т/год   млн. т/год   м м м м м м  м м  м м м км км км	10   12,4   364 650-700 6216 2350 1680 26-30  12 15 174 244,8 222,9 44,8 25,4 19,4 0,06 не более 0,08

Процесс добычи и подготовки рудной шихты состоит из следующих последовательных, тесно связанных между собой и взаимозависимых технологий: а) буровые работы: бурение взрывных скважин осуществляется станками шарошечного бурения типа СБШ-250 МН с диаметрами породоразрушающего инструмента 244,5 и 250,8 мм.

Обуривание блоков производится в соответствии с планом горных работ по проектам, которые составляются работниками рудника «Железный» (маркшейдерской, геологической службами, ИТР бурового участка) и утверждаются зам. главного инженера по БВР.

Объемы и места бурения взрывных скважин определяются планами горных работ, исходя из необходимости своевременной подготовки запасов отбитой руды и вскрыши, ширины рабочих площадок.

Основными факторами, влияющими на производительность буровых станков, а также выбор оптимальных режимов бурения, типов и диаметров шарошечных долот являются высокая изменчивость физико-механических свойств (коэффициент крепости по Протодьяконову колеблется от 4-8 до 15-20), обводненность, абразивность, степень трещиноватости горных пород.

Организация буровых работ обеспечивается таким образом, чтобы выполнять своевременную сдачу части или всего блока под зарядку путем последовательного бурения скважин от первого ряда к последующему и от одного фланга блока к другому;

б) взрывные работы: специфика ведения взрывных работ на АО «Ковдорский ГОК» при подготовке горной массы к экскавации обусловлена сложными горно-геологическими условиями в карьере с одной стороны и близостью зданий и сооружений промплощадки и города с другой стороны.

Cложность горно-геологических условий обуславливается высокой обводнённостью месторождения (водоприток в карьер составляет 1500-2000 м³ воды в час) и высокой степенью перемежаемости руд и пород, различных по минеральному составу, крепости и трещиноватости с преобладанием трудно- и весьма трудновзрываемых пород и руд. Особые условия на производство взрывных работ накладывает близость зданий и сооружений промплощадки комбината (ТЭЦ, корпуса крупного и мелкого дробления дробильной фабрики), расположенные в карьере дробильно-перегрузочные узлы ЦПТ руды и вскрыши, стационарная станция главного водоотлива, проходческие станции водоотлива, ЛЭП глубоких вводов.

Всё вышеперечисленное предъявляет весьма жесткие требования к производству взрывов в карьере: при необходимости обеспечения высокого качества дробления горной массы, воздействие сейсмики и УВВ на здания и сооружения промплощадки и города должно быть минимальным.

При подготовке горной массы на руднике «Железный» применяется взрывная отбойка методом скважинных зарядов.

В настоящее время применяется отвечающая мировым стандартам технология производства массовых взрывов эмульсионными взрывчатыми веществами (ЭВВ) с системой инициирования скважинных зарядов «Нонель» (Дино Нобель). Приготовление компонентов ЭВВ, их доставка на взрываемые блоки смесительно-зарядными машинами (СЗМ) «Трейдстар» и размещение ЭВВ в скважины осуществляются сторонней организацией - филиалом фирмы ИМС, учрежденной в России совместно норвежской компанией Норск Гидро и американской - МСАЙ.

Для заряжания скважин применяются взрывчатые вещества (ВВ), допущенные к применению на открытых горных работах:

для заряжания сухих скважин - граммонит 79/21 заводского изготовления и эмульсионное ВВ - эмулит ВЭТ 300;

для заряжания обводненных скважин - гранулотол и эмульсионное ВВ - эмулит ВЭТ 700.

Эмулиты марок ВЭТ представляют собой механическую смесь эмульсии «ВЭТ 70С», гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива и газогенерирующей добавки (ГГД) и изготовляются на местах применения в процессе заряжания скважин смесительно-зарядной машиной (СЗМ) «Трейдстар».

СЗМ «Трейдстар» предназначена для раздельного транспортирования к местам производства взрывных работ невзрывчатых компонентов и изготовления, в процессе зарядки скважин, эмульсионных взрывчатых веществ эмулитов марок ВЭТ.

Параметры взрывных работ установлены Технологической инструкцией «Организация и ведение взрывных работ на руднике «Железный» и дополнениями №1и №3 к этой инструкции.

Технологию и организацию ведения взрывных работ устанавливает инструкция и является основным регламентирующим документом для всех подразделений рудника «Железный», а также других цехов предприятия и сторонних организаций, связанных с подготовкой и проведением взрывных работ. Она разработана в связи с коренной модернизацией взрывных работ на комбинате: использованием при ведении ВР эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) и полного комплекта низкоэнергетической системы инициирования «Нонель».

Технология и организация взрывных работ на «АО Ковдорский ГОК» установлена с использованием взрывчатых веществ - эмулитов марки ВЭТ на основании технологической инструкции (ТИ 182-Р-01-94). Эмулиты марки ВЭТ представляют собой механическую смесь эмульсии «ВЭТ 70С», гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива и газогенерирующей добавки.

Эмулиты марки ВЭТ предназначены для производства взрывных работ при отбойке сухих и обводненных горных пород методом скважинных зарядов в температурном диапазоне окружающей среды от -50^ до +50^С. Для раздельного транспортирования к местам производства взрывных работ невзрывчатых компонентов и изготовления, в процессе зарядки скважин, эмульсионных взрывчатых веществ эмулитов марки ВЭТ, предназначена смесительно-зарядная машина «Трейдстар».

Производительность заряжания скважин, в зависимости от их обводненности и способа подачи ВВ в скважину, составляет:

для сухих скважин или сухой части обводненных скважин при подачи шнеком -450 кг/мин для эмулитов марки ВЭТ-300;

для полностью обводненных скважин при подаче ВВ насосом по шлангу под столб воды-230 кг/мин для змулитов марки ВЭТ-700.

Для расчетов годового расхода ВВ применялся фактический удельный расход равный 1,374 кг/м³. При использовании эмулитов ВЭТ на карьере применяется конструкция скважинного заряда со сплошной колонкой заряда ВВ.

Проектом предусматривается многорядное короткозамедленное взрывание скважин. Массовые взрывы предусматривается производить один раз в неделю.

.4 Требования к исходному сырью

Бадделеит-апатит-магнетитовые и маложелезистые апатитовые руды основного карьера

Содержание полезного компонента, ограничение по примесям и методы анализа регламентируются СТП 182 2-16.01-2001 (с изм. №1). Регламентированные технические требования к руде указанны в таблице 1.4

Таблица 1.4 Технические требования к руде

Наименование показателей	Норма
	Среднечасовая по экспрессным измерениям	Среднесменная
1. Массовая доля железа общего, %	плановая ± отн. 10
2. Массовая доля железа в магнетите, %	-	не менее 65,2; не более 66,2
3. Массовая доля пентоксида фосфора, %	-	плановая ± отн. 12
4. Массовая доля диоксида циркония, %	-	не менее 0,14; не более 0,18
5. Карбонатность - массовая доля диоксида углерода (СО2), %	-	не менее 5; не более 10
6. Радиоактивность - гамма-активность, мкр/час	не более 19	16,5±1,0
7. Размер отдельных наибольших кусков по ребру, мм, не более	1300	1300

Примечание:

в течение смены, но не более 2-х часов, допускаются среднечасовые колебания содержания железа общего в руде ±12 относит.%;

содержание железа в магнетите в месячной партии рудной шихты, поданной на переработку, определяется и планируется в соответствии с геологическими расчетами по плану горных работ в пределах 65,4-65,8%;

в связи с требованиями потребителей по ограничению содержания ТiО₂ и МqО в концентрате железорудном и радиоактивности в порошке бадделеитовом, в нормы технических требований по п.п. 2,5,6, по представлению главного геолога и согласованию с техническим директором, могут оперативно вноситься временные изменения;

содержание диоксида циркония в месячной партии рудной шихты, поданной на переработку, определяется и планируется в соответствии с геологическими расчетами по плану горных работ в пределах 0,14-0,16%;

справочно: в процессе проведения добычных работ, в зависимости от складывающихся условий производства и отгрузки концентратов, месячная плановая норма массовых долей железа общего и пентоксида фосфора в рудной шихте может изменяться в пределах 23,5-25,0% и 6,7-7,2% соответственно.

Физические свойства руды:

удельный вес                - 3.7 т/м³

- насыпной вес             - 2.0 т/м³

- крепость по шкале Протодьяконова              - 8-10

Минеральный и химический составы руды представлены в таблицах 1.5 и 1.6 соответственно.

Таблица 1.5 Минеральный состав руды

Массовая доля минералов, %
Магнетит	Апатит	Форстерит	Кальцит	Доломит	Слюды	Пироксен	Серпентин	Бадделеит
34,1	16,2	22,8	11,3	5,1	5,2	2,1	1,6	<0,2

Таблица 1.6 Химический состав руды

Массовая доля компонентов, %											SiO2	MqO	CaO	Al2O3	TiO2	P2O5	S	ZrO2	CO2	CO2/P2O5
22,3	13,0	15,1	18,3	1,92	0,52	6,8	0,29	0,16	7,5	1,10

1.5 Требования к качеству готовой продукции

Требования к железорудному концентрату

Содержание полезного компонента, ограничение по примесям и методы анализа регламентированы ТУ 0712-002-00186759-2002 (с изменением №1).

Регламентированные технические требования к качеству железорудного концентрата указаны в таблице 1.7

Таблица 1.7 Технические требования к качеству железорудного концентрата

Наименование показателей	Нормы
Массовая доля железа общего, %	64,0+1,0 -0,5
Массовая доля фосфора, % не более	0,10
Массовая доля влаги: Влажный концентрат, % не более Высушенный концентрат, %	8,5 1,0±0,5

Примечание:

по согласованию в каждом конкретном случае с предприятиями-потребителями, в отдельных партиях (маршрутах) железорудного концентрата допускается превышение верхнего предела по содержанию железа;

по согласованию с предприятиями-потребителями допускается отгрузка смеси влажного и высушенного концентратов с массовой долей влаги по согласованию сторон;

срок перехода на отгрузку высушенного железорудного концентрата устанавливается 1 ноября, срок перехода на отгрузку влажного концентрата - 1 апреля.

Физико-химические свойства железорудного концентрата:

удельный вес                                           - 4,7 т/м³

насыпной вес при содержании влаги 9.8%      - 3,1 т/м³

угол естественного откоса при влажности 8% - 38,5°

при влажности 0,7%                                         - 35,7°

Железорудный концентрат хорошо растворяется в кислотах, особенно в соляной и серной. Нерастворимое железо составляет 0,1%.

Минеральный и химический составы железорудного концентрата представлены в таблицах 1.8 и 1.9 соответственно.

Таблица 1.8 Минеральный состав железорудного концентрата

Массовая доля минералов, %
Магнетит	Апатит	Форстерит	Карбонаты	Слюды	Сульфиды	Прочие
97,6	0,2	1,2	0,3	0,1	0,6	Ед.зн.

Таблица 1.9 Химический состав железорудного концентрата

Массовая доля компонентов, %
Fe	SiO2	CaO	MqO	Al2O3	TiO2	Р	СоО	МnO	ZnO	NiO	V2O5	S
63,9	0,75	0,37	6,0	2,0	1,09	0,055	0,015	0,024	0,56	0,041	0,011	0,13	0,31

Апатитовый концентрат

Содержание полезного компонента, ограничение по примесям и методы анализа регламентированы ТУ 2111-001-00186759-99.

Регламентированные технические требования к качеству апатитового концентрата указаны в таблице 1.10

Таблица 1.10 Технические требования к качеству апатитового концентрата

Наименование показателя	Норма
	КА-1	КА-2
1. Массовая доля пентоксида фосфора, %, не менее	38,0	37,0
2. Массовая доля оксида магния, %, не более	2,3	3,5
3. Массовая доля воды, %	1,0±0,6	1,0±0,6
4. Остаток на сите с сеткой №0,2 (ГОСТ 6613), %, не более	13,5	13,5

Примечание:

нормы по показателям подпунктов 1, 2 и 4 таблицы 4 даны в пересчете на сухой продукт;

допускается, по согласованию с потребителями, отгружать апатитовый концентрат с влагой менее 0,4%.

Физические свойства апатитового концентрата:

насыпной вес                         - 1,8-1,9 т/м³

удельный вес                        - 3,13 т/м³

угол естественного откоса    - от 27 до 35°

Минеральный и химический составы апатитового концентрата представлены в таблицах 1.11 и 1.12 соответственно.

Таблица 1.11 Минеральный состав апатитового концентрата

	Массовая доля минералов, %
Апатит		Форстерит	Кальцит	Доломит	Прочие
90,9		2,1	5,7	1,3	Ед.зн.

Таблица 1.12 Химический состав апатитового концентрата

	Массовая доля компонентов, %
P2O5		SiO2	CaO	MgO	ZrO2	CO2	Fe2O3	S
	38,2	0,98	53,9	1,6	0,025	3,2	0,28	1,00	0,01

Черновой бадделеитовый концентрат

Минеральный и химический составы чернового бадделеитового концентрата представлены в таблицах 1.13 и 1.14 соответственно.

Таблица 1.13 Минеральный состав чернового бадделеитового концентрата

Массовая доля минералов, %
Бадделеит	Рудные минералы	Сульфиды	Апатит	Пироксены	Форстерит	Перовскит	Циркон	прочие
91,4	3,0	0,9	0,4	0,4	1,8	1,6	0,5	Ед.зн.

Таблица 1.14 Химический состав чернового бадделеитового концентрата

Массовая доля компонентов, %
ZrO2	Fe	SiО2	MgO	СаО	TiO2	Р2О5	S	Feмагн
91,2	2,2	1,00	1,09	0,96	1,92	0,22	0,39	0,2

Питание флотации

Минеральный и химический составы питания флотации представлены в таблицах 1.15 и 1.16 соответственно.

Таблица 1.15 Минеральный состав питания флотации

Массовая доля минералов, %
Магнетит	Апатит	Форстерит	Кальцит	Доломит	Слюды	Пироксены	Серпентины	Сульфиды	Бадделеит	прочие
1,1	24,9	33,8	7,5	7,9	3,4	2,5	0,6	0,3	0,8

Таблица 1.16 Химический состав питания флотации

Массовая доля компонентов, %
Feобщ	Feмагн	SiО2	СаО	MgO	Al2O3	TiO2	Р2O5	S	ZrO2	СO2	СаО/P2O5
3,5	0,9	20,6	27,9	20,7	1,90	0,18	10,6	0,24	0,24	11,0	1,04

1.6 Сведения о площадке строительства обогатительной фабрики

Климатические условия

Ковдорский район характеризуется умеренно континентальным климатом с относительно мягкой, но продолжительной зимой (с октября по апрель) и прохладным летом, которое длится 2-2,5 месяца. Среднемесячная температура воздуха по многолетним наблюдениям изменяется от +13,6^оС в июле до -14,2^оС в феврале, а среднегодовая температура равна -1,7^оС. Район находится в зоне избыточного увлажнения и характеризуется значительным количеством осадков, составляющих в среднем 600 мм в год. Снежный покров устанавливается к началу ноября, а исчезает к концу мая. Преобладающее направление ветра в районе - западное и юго-западное. Нелишне отметить, что с начала декабря до середины января здесь стоит полярная ночь, - не такая темная, как на крайнем севере, но солнце над горизонтом все же не показывается, а только окрашивает южную часть неба в красный цвет разнообразных оттенков. И, наоборот, с конца мая до середины июля солнце за горизонт не заходит - стоит полярный день.

Одним из основных элементов климата, влияющим на режим поверхностных и подземных вод, является температура воздуха.

Среднегодовая температура воздуха за период с 1994 по 2010 г. изменялась от -2.1^ С (1998 год) до +1.33^ С (2010 год). Для района работ, в основном, характерны отрицательные значения среднегодовых температур воздуха. Самый теплый месяц года - июль, со среднемесячной температурой +11.8 - + 14.1^ С, самые холодные месяцы - январь, февраль, со среднемесячной температурой -11.7 - -13.3 ^ С. Переходным месяцем от зимнего периода является апрель, от осени к зиме - октябрь. Средняя продолжительность безморозного периода - 76 дней, наибольшая - 114. Преобладающее направление ветра в районе - западное и юго-западное. Доля штилевых дней в среднем за год составляет 25%.

Как и вся Мурманская область, рассматриваемый район находится в зоне избыточного увлажнения и для него характерно значительное количество осадков - в среднем 600 мм в год. Многолетняя среднегодовая норма осадков по метеостанции «Ковдор» составляет 466 мм.

За период с 1994 по 2010 год наблюдаются значительные отклонения от этой нормы от 111 до 157%. В годовом цикле осадки выпадают неравномерно: наибольшее количество осадков выпадает (более 2/3) в виде дождя в теплый период года. Среднее число дней с осадками - 196. Максимальное суточное количество осадков приходится на июль и изменяется от 11.2 мм до 19.6 мм. В зимнее время осадки выпадают, главным образом, в виде снега. Максимальная высота снежного покрова наблюдается в марте и достигает 80 см. Максимальный запас воды в снежном покрове в конце марта - начале апреля составляет 116 мм. Наибольшая средняя многолетняя глубина промерзания почвы на открытых местах 116-120 см (март). Появление устойчивого снежного покрова происходит к началу ноября, его сход - к концу мая.

Среднегодовая влажность (ГМС «Ковдор») составляет 83-85%. Испарение выпавших осадков незначительное и не превышает 200-230 мм.

Рельеф и источники воды

Гидрографическая сеть рассматриваемой территории принадлежит бассейну Белого моря. Благодаря избыточному увлажнению, сильно расчлененному рельефу и глубокому врезу речных долин, существуют благоприятные условия для питания поверхностными водами рек, ручьев и других водоемов.

Рельеф района низкогорный и холмистый. Долины ручьев и рек сменяются высотами с пологими склонами. Очертания мезорельефа плавные. Относительные превышения обычно составляют не более 70 м. Непосредственно в районе Ковдорского массива картину рельефа можно охарактеризовать как депрессию, совмещенную с выходом на поверхность щелочных пород массива, окруженную кольцом возвышенностей, приходящихся на контактовые зоны массива. Абсолютные отметки вершин в кольцевой зоне достигают 450 м, что на 240 м выше уровня оз. Ковдоро.

Территория характеризуется достаточно густой и хорошо развитой речной сетью, принадлежащей бассейну Белого моря. Главной рекой района является р. Ена, которая в качестве левых притоков принимает реки Ковдора и Лейпи, протекающие непосредственно по территории деятельности ОАО «Ковдорский ГОК». Реки района имеют горный или полугорный характер, отличаются быстрым течением, достигающим на порожистых участках русел скорости 2-3 м/сек. Река Ена служит источником хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Ковдор. На ее левом берегу в 1,2 км выше впадения р. Ковдоры оборудован водозабор, соединяющийся с городом водоводом длиной около 20 км.

Наиболее крупным озером района является оз. Ковдоро, представляющее озеровидное расширение реки Ковдоры и делящее ее на два отрезка, известные под названиями Верхняя Ковдора (участок выше озера) и Нижняя Ковдора (участок ниже озера). Длина озера в нынешнем состоянии (после осушения западной части) 2,5 км, ширина - от 50 до 400 м. Характерной особенностью озера является повсеместное развитие на его дне диатомитовых илов, достигающих мощности 15-17 м. Озеро служит источником технического водоснабжения КГОКа. Остальные озера района имеют незначительную площадь зеркала и приурочены, в основном, к понижениям рельефа.

Гидрогеологические условия эксплуатации месторождения апатит-штаффелитовых руд несложные, что подтверждается вскрытием этих руд в железорудном карьере. Коэффициенты фильтрации пород иизменяются от тысячной долей до первых метров в сутки. Рассчитанные максимальные водопритоки в карьер на конец его отработки (глубина 155 м) оцениваются величиной порядка 650 куб. м/час. По заключению ГКЗ, указанная величина может рассматриваться лишь как ориентировочная, т.к. к моменту началаотработки значительная часть статических запасов подземных вод будет сдренирована. До начала проектирования необходимо провести дополнительные гидро-геологические исследования по программе и в сроки, согласованные с проектирующей организацией, с целью уточнения гидрогеологических параметров, необходимых для надежного расчета водопритоков в будущий карьер.

Вопросы водоснабжения предприятия питьевой и технической водой решены. Осуществляется оно из водозабора на р. Ена.

Контроль качества подземных и поверхностных вод проводится с периодичностью: один раз в месяц в трёх точках наблюдений - пруд-отстойник оборотной воды, зумпф проходческого водоотлива у дамбы №1 и гидропост руч. Можель; один раз в квартал - в скважинах расширенной опорной наблюдательной сети.

Анализ воды включает определение 26-ти показателей: прозрачность (см), рН, щёлочность общая (мг-экв/л), взвешенные вещества сухие (мг/л), взвешенные вещества прокалённые (мг/л), плотный остаток сухой (мг/л), плотный остаток прокалённый (мг/л), СО₃ (мг/л), НСО₃ (мг/л), азот аммонийный (мг/л), азот нитратный (мг/л), азот нитритный (мг/л), ХПК (мг/л), БПК5 (мг/л), БПК20 (мг/л), хлорид-ион (мг/л), сульфат-ион (мг/л), железо общее (мг/л), жёсткость общая (мг-экв/л), кальций-ион (мг/л), магний-ион (мг/л), фосфаты (мг/л), нефтепродукты (мг/л), СПАВ анионоакт. (мг/л), марганец-ион (мг/л).

Пробы воды регистрируются в соответствующих журналах и снабжаются этикетками с указанием места отбора, условий взятия пробы, фактических свойств воды в момент взятия пробы и т.д.

Методика выполнения гидрогеологических наблюдений и замеров, инструментарий их производства регламентируются «Инструкцией по гидрогеологическому и инженерно-геологическому обслуживанию горнодобывающих предприятий» (ВИОГЕМ, 1983) и другими нормативными документами.

Электроснабжение

Энергообеспечение объектов предприятия производится от систем «Колэнерго», тепловую энергию объекты основной промплощадки получают от теплоэлектроцентрали, включающую в себя непосредственно ТЭЦ и котельную. Теплоэлектроцентраль обеспечивает тепловой энергией весь город Ковдор.

Теплоэлектроцентраль работает на мазуте М-100. Годовой расход мазута в 1999 году составил 96380 т.

Продукты сгорания мазута - мазутная зола (в пересчете на ванадий), диоксид азота, диоксид серы, оксид углерода, банз(а) пирен поступают в атмосферный воздух через 2 дымовые трубы:

1-я высотой 100 м и диаметром 5,1 м;

- 2-я высотой 150 м и диаметром 4,8 м.

Электроснабжение потребителей проектируемого карьера рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» предусмотрено от двух источников энергосистемы. Кроме этого на ГОКе имеется автономный источник ТЭЦ с турбогенераторами мощностью 2х4 МВт, который обеспечит электроэнергией особо ответственных потребителей при погашении электроснабжения от энергосистемы.

При длительном перерыве электроснабжения от энергосистемы, электроснабжение насосных водоотлива карьера должно производиться от ТЭЦ. Учитывая большую возрастающую концентрацию горных работ при углубке карьера, для исключения при взрывах повреждения кабелей 6 кВ, питающих насосные, их прокладка предусмотрена в стальных трубах диаметром 1000 мм.

На карьере не предусмотрены электроустановки с маслонаполненным оборудованием, что исключит возможность взрыва, пожара и загрязнения окружающей среды.

Для обеспечения безопасности персонала обслуживающего запроектированные электроустановки проектом предусматриваются:

величины напряжения электроустановок приняты не выше значений, регламентированных ЕПБ и ПУЭ;

режим заземления нейтрали сети 6 кВ принят с заземленной нейтралью через высокоомное сопротивление обеспечивающее снижение перенапряжений и селективную работу устройств релейной защиты;

блокировки от ошибочных действий персонала при переключениях;

сеть заземления карьера не связана с заземлением ПС 150/35/6 кВ и ПС 150/6 кВ;

предупредительная и аварийная сигнализация на подстанциях;

электрооборудование и аппаратура предусмотрены в исполнении отвечающим условиям окружающей среды;

средства защиты персонала при работе в электроустановках;

противопожарные средства.

.1 Анализ работы предприятий, перерабатывающих аналогичное сырье

Основными направлениями развития народного хозяйства предусматривается дальнейшее повышение содержания железа в товарной железной руде главным образом за счет расширения и повышения эффективности обогащения магнетитовых руд. В настоящее время в широких масштабах обогащаются магнетитовые и гематитовые руды, в меньших - бурожелезняковые и сидеритовые. Содержание железа в магнетитовых рудах составляет 31 - 35%, в гематитовых - 40-50%, бурожелезняковых - 20 - 40%, сидеритовых 28 - 33%.

Магнетитовые руды представлены в основном рудным минералом магнетитом. Кроме магнетита в зонах выветривания имеются значительные содержания гематита, мартита и сидерита. Пустая порода представлена кварцем, полевыми шпатами, железистыми силикатами, карбонатами и др.

Наиболее широко распространенную группу магнетитовых руд составляют магнетитовые кварциты осадочно-метаморфического происхождения (район Курской магнитной аномалии, Оленегорское, Кировогорское и другие месторождения).

Вкрапленность и магнитная восприимчивость являются наиболее важными технологическими характеристиками магнетитовых кварцитов. Вкрапленность рудных минералов в магнетитовых кварцитах изменяется в широких пределах - от сплошной и крупнозернистой до пылевидной. Преобладающий размер вкрапленности в рудных слоях составляет 0,15 - 0,18 мм, в смешанных - 0,07 - 0,12 и в нерудных - 0,04 - 0,08 мм.

Технология обогащения магнетитовых кварцитов включает ряд последовательных операций: дробление, грохочение, измельчение, классификацию и магнитную сепарацию. В зависимости от применяемого метода измельчения магнетитовые кварциты подвергают дроблению до максимальной крупности 15-25 или 300 мм. Дробление осуществляется по различным схемам: одно-, двух-, трехстадиальной с открытым или замкнутым циклами и четырехстадиальной с открытым циклом. Первичная переработка руды по всем схемам дробления производится в дробилках крупного дробления ККД-1500/180 с загрузочной щелью 200-220 или 170-180 мм. Среднее дробление магнетитовых кварцитов осуществляют в дробилках КСД-2200 как с предварительным грохочением так и без него. Для мелкого дробления применяют дробилки КМД-2200.

Для снижения крупности дробленой руды до 15-12 мм применяют замкнутые циклы дробления в последней стадии. Измельчение магнетитовых кварцитов осуществляется по двух-, трех- и четырехстадиальным схемам с применением барабанных мельниц со стальными мелющими телами, самоизмельчением, рудно-галечным измельчением, а также комбинированными методами. При измельчении стальными мелющими телами применяют шаровые и стержневые мельницы. Стержневые мельницы, как правило, работают в открытом цикле. Шаровое измельчение производится в замкнутом цикле со спиральными классификаторами или гидроциклонами. Доизмельчение промпродуктов по всем схемам производится в мельницах, работающих в замкнутом цикле с гидроциклонами.

Основные отечественные и зарубежные горно-обогатительные комбинаты перерабатывают бедные магнетитовые руды и получают концентраты высокого качества (65-66% железа). На рис. 2.1 приведена типовая схема обогащения железных (магнетитовых) руд.

Рис. 2.1 Типовая схема обогащения железных (магнетитовых) руд

Гематитовые крупновкрапленные руды в больших объемах обогащаются только гравитационным методом. Обогащение тонковкрапленных гематитовых руд осуществляется в ограниченных объемах флотационным (США) и обжигмагнитным (Россия) методами. Объем обогащения бурожелезняковых и сидеритовых руд ограничен и сокращается в связи низким качеством получаемых из них концентратов.

Технология обогащения магнетитовых кварцитов характеризуется применением большого числа стадий магнитной сепарации, что позволяет выводить пустую породу из процесса по мере ее раскрытия.

Практика мокрого обогащения руд и промпродуктов после тонкого измельчения показывает, что на всех обогатительных фабриках схемы обогащения магнетитовых кварцитов имеют не менее трех стадий и 10 приемов мокрой магнитной сепарации, а наиболее тонковкрапленные руды Ингулийского и Михайловского ГОКов обогащаются по пятистадиальным схемам. По таким же схемам работают обогатительные фабрики Южного и Полтавского ГОКов, которые при переработке более крупно-вкрапленных кварцитов производят концентраты повышенного качества с содержанием железа более 65%.

Основными путями совершенствования технологии обогащения магнетитовых кварцитов являются: повышение степени раскрытия рудных и нерудных минералов, увеличение стадиальности обогащения, применение доводочных операций (тонкое грохочение, селективная флокуляция, обратная флотация), совершенствование конструкции сепараторов. В первой стадии обогащения применяются обычно сепараторы с прямоточными ваннами типа 209-СЭ и ПБМ-120/300; во второй - с противоточными, в третьей, четвертой и пятой - с полупротивоточными.

Напряженность магнитного поля во всех стадиях одинакова и находится в пределах 63,7-87,6 кА/м на поверхности барабана.

Обогащение магнетитовых руд скарнового типа производится также магнитными методами в слабом магнитном поле. В нашей стране широкое применение получили многостадиальные комбинированные схемы сухой и мокрой магнитной сепарации.

Одностадиальные схемы мокрого магнитного обогащения применяются при обогащении крупновкрапленных и мелковкрапленных руд. Развитие одностадиальной схемы обогащения промпродуктов сухой сепарации идет по пути включения в замкнутые циклы измельчения мокрой магнитной сепарации (Гороблагодатская и Абагурская обогатительные фабрики), что дает повышение содержания железа в концентрате на 1-2%. Двухстадиальные схемы мокрой сепарации промпродуктов сухой сепарации применяются для обогащения мелко- и тонковкрапленных руд.

Трехстадиальная схема мокрой сепарации промпродуктов сухой сепарации применена на Соколовско-Сарбайском ГОКе для тонковкрапленных и весьма тонковкрапленных руд. Развитием этой схемы является четырехстадиальная схема обогащения с тремя стадиями измельчения. Магнитная сепарация осуществляется на барабанных сепараторах 168-СЭА и 209-СЭ. При одно- и двухстадиальных схемах обогащения сепарация производится в прямоточных сепараторах, а при трех- и четырехстадиальных - сливы гидроциклонов поступают в полупрямоточные, а сливы мельниц - в противоточные сепараторы.

Технологические схемы мокрого магнитного обогащения магнетитовых и титаномагнетитовых руд отличаются большим разнообразием.

Одностадиальные схемы обогащения применяют для легкообогатимых руд. Например, на двух секциях Ковдорской обогатительной фабрики технологическая схема включает измельчение в замкнутом цикле и магнитную сепарацию с двойной перечисткой магнитного продукта. На остальных четырех секциях применяется одна стадия измельчения и две стадии магнитной сепарации.    

Двухстадиальные схемы мокрого магнитного обогащения применяются на Абагурской обогатительной фабрике при обогащении промпродуктов. Крупность измельчения промпродуктов до 70% класса -0,074 мм.

Для переработки мелко- и тонковкрапленных руд на Качканарском, Ковдорском и Коршуновском ГОКах применяются трехстадиальные схемы обогащения. Для снижения крупности концентрата на Качканарском ГОКе внедрены трехстадиальные схемы измельчения с четырьмя стадиями мокрой сепарации. Повышение стадиальности обогащения обеспечивает рост содержания железа в концентрате на 0,1-0,3%. Магнитную сепарацию производят на барабанных сепараторах типа 209-СЭ и др.

В зависимости от вкрапленности рудных и нерудных минералов по магнитно-гравитационным или магнитно-флотационным схемам. Например, на Оленегорском ГОКе технологическая схема включает двухстадиальное измельчение руды до крупности 40-50% класса -0,074 мм, магнитную сепарацию руды с выделением готового концентрата и гравитационное обогащение продуктов немагнитной сепарации на винтовых сепараторах. Гематитомагнетитовьге руды Магнитогорского металлургического комбината обогащаются по схеме, включающей промывку исходной руды, стадиальное магнитное и гравитационное обогащение.

Для народного хозяйства не менее важна и достигаемая в этом случае экономия земель и пресной воды при рекультивации поверхности, отчужденной под хранилища (отвалы и пруды). Приведенные сведения доказывают важность создания комплексных высокопроизводительных дробильно-технологических линий (КТЛ) и сухих магнитных сепараторов для обработки мелкодробленых руд, отходов и вторичного сырья.

Отметим, что на зарубежных фабриках для обогащения магнетитовых кварцитов (таконитов) также применяется предобогащение мелкодробленой руды. Например, на фабрике «Батлер» (США) при предобогащении выход сухих хвостов достигает 37%.

Известно, что концентраты магнитного обогащения в основном состоят из свободных рудных зерен магнетита и разубожены небольшим количеством сростков и шламов. Поэтому для повышения их качества целесообразно не подвергать измельчению весь концентрат, а применить такие методы обогащения, при которых можно выделить в конечный концентрат основную массу свободных рудных зерен. В США и Канаде в последнее время применяют для этой цели методы флотации и тонкого грохочения. Метод флотации применяется для доводки магнетитовых концентратов с целью повышения содержания железа в них с 64 до 68%. В США он применяется на фабриках «Эмпайр» и «Пайлот Ноб», в Канаде - на фабриках «Адамс», «Шерман», «Гриффит» и «Мус-Маунтон», в Норвегии - на фабриках «Сидварангер», «Киркенес». Концентраты этих фабрик в основном используют для приготовления окатышей, а концентраты фабрики «Сидварангер» - для специальных целей. На зарубежных фабриках для доводки олаг-петитовых концентратов используют катионные собиратели.

Дообогащение магнетитовых концентратов может быть осуществлено без дополнительного измельчения путем флотации анионными собирателями в щелочной среде.

Зарубежные магнетитовые руды (Швеция, США, Канада) являются крупновкрапленными, что предопределяет возможность применения сухой магнитной сепарации руды крупностью 50-70 мм с выделением отвальных хвостов. Таконитовые магнетитовые руды являются труднообогатимыми (США), они имеют сходство с магнетитовыми кварцитами месторождений России. Обогащение магнетитовых руд за рубежом производят в основном магнитной сепарацией в слабом поле и обратной флотацией. В зависимости от обогатимости руд применяются одностадиальные, двухстадиальные, трехстадиальные и комбини-рованные схемы.

Одностадиальные схемы обогащения предусматривают дробление руды примерно до 50 мм, сухую для крупных классов и мокрую для мелких классов магнитную сепарацию или дробление, грубое измельчение и мокрую магнитную сепарацию.

Двухстадиальные схемы включают две стадии измельчения дробленой исходной руды и промпродукта сухой магнитной сепарации и две или три стадии мокрой магнитной сепарации.

Трехстадиальные схемы измельчения и обогащения включают до четырех стадий мокрой магнитной сепарации. Третья стадия является обычно доводочной. Комбинированные схемы включают две стадии магнитной сепарации и обратную флотационную доводку.

При обогащении магнетитовых таконитов широкое применение получили двухстадиальные схемы измельчения с двумя или тремя стадиями магнитной сепарации; обогащение скарновых магнетитовых руд - трехстадиальное с одной стадией магнитного обогащения в цикле крупного или среднего дробления.

Основными направлениями повышения качества концентратов на зарубежных фабриках являются: повышение тонкости помола, применение тонкого грохочения, флотационная доводка концентратов; глубокое обесшламливание. Содержание железа в концентрате находится в пределах 67-71%. Извлечение общего железа в концентрат колеблется в пределах 70-97%, а магнитного - 91-98%.

Особенностью схем магнитного обогащения на некоторых зарубежных фабриках является наличие магнитных сепараторов с различной напряженностью магнитного поля, разным числом полюсов и ваннами различных конструкций.

.2 Выбор и обоснование технологической схемы получения железорудного концентрата

Производительность проектируемой фабрики по руде 20 млн. тонн руды в год. Исходная руда с карьера подается автосамосвалами на фабрику. Технологическая схема проектируемой фабрики будет включать три стадии дробления, двухстадиальное измельчение в шаровых до крупности 90% класса -0,074 и стержневых мельницах до крупности 55% класса -0,074 мм, три стадии мокрой магнитной сепарации, фильтрование железного концентрата и сушку.