Белоглазов Фильтрование технологических пульп

С момента основания завода «Zhuzhou» переработка руды осу­ ществляется только гидрометаллургическим способом. Изначально завод был спроектирован в расчете на производительность по свин­ цу на уровне 100 тыс. т в год, а к 1994 году производительность возросла до 150 тыс. т в год. Частичная реконструкция завода в 1995 году позволила повысить выпуск цинка еще на 100 тыс. т/год. Одновременно возросло и производство серной кислоты — до 180 тыс. т/год.

До реконструкции 1990 года разделение продуктов, образую­ щихся при выщелачивании Zn и ZnO в основном производственном процессе, осуществлялось с использованием процесса MDD, реа­ лизуемого в вакуумных фильтрах Moore, дисковых вакуумных фильтрах и сушилках (рис. 4.35).

В связи с ростом спроса на цинк в 1990 году цинковое про­ изводство завода «Zhuzhou» было расширено. Следующим шагом компании стала замена малопроизводительного и крупногабарит­ ного старого оборудования более вместительным и компактным.

На свинцовый комбинат

Рис. 4.35. Технологическая схема основного производства завода «Zhuzhou»

258

Другой задачей являлось снижение себестоимости производимого цинка путем сокращения энергозатрат и штрафов за загрязнение окружающей среды.

По мнению специалистов компании, простая модернизация системы MDD не позволила бы выполнить эти требования, т. к. эффективность последней оставляла желать лучшего. Для ее разме­ щения необходима площадь 2800 м2. На этой площадке распо­ лагались четыре сушилки, семь фильтров Moore, восемь дисковых вакуумных фильтров и 18 вакуумных насосов. Расчеты показали, что установка нового оборудования потребовала бы вдвое меньшей площади.

Основные параметры системы MDD приведены в табл. 4.8.

Сушка кека протекала с образованием больших объемов газов (9000—13000 л/ч), содержащих 2 —4 г/л пыли, 4,38 % Н20 , 365 мг/м 3

S 0 3, 0,26 мг/м 3 F и 4,9 мг/м3 Н2Б. Низкая концентрация перечислен­

ных компонентов в отходящих газах сушилки не позволяла про­ изводить очистку последних. Наносимый же этими выбросами вред довольно значителен, если учесть объем этих газов.

Предприятие обратилось за помощью в решении проблемы фильтрации растворов цинкового концентрата к специалистам ки­ тайских и зарубежных компаний. После рассмотрения поступивших предложений завод «Zhuzhou» остановил свой выбор на фильтрах компании «Larox Оу» — единственном варианте, удовлетворявшем всем требованиям производства.

Однако перед установкой пресс-фильтров было необходимо исследовать фильтруемость обеих суспензий с передела выщела-

259

чивания. Задача усложнялась тем, что состав, а следовательно, и свойства этих суспензий были непостоянны во времени.

Сначала испытание фильтрации было проведено на пилотной лабораторной установке Larox PF 0.1 Н2 в китайском филиале компании, расположенном в Пекине. В ходе экспериментов те­ стировалось восемь различных по составу и свойствам суспензий. В общей сложности было поставлено 36 опытов с цинковой сус­ пензией и 37 опытов с гидросмесью второй ступени. В ходе экспе­ риментов выявлялась чувствительность системы фильтрации к из­ менению шламовых свойств.

С целью интенсификации процесса в суспензию перед подачей на фильтр вводили флокулянт АВ-0355. В ходе исследований было зафиксировано улучшение фильтруемости цинковых суспензий после добавки катионного флокулянта. Он оказал положительное воздействие на качество кека, приобретшего хорошую проницае­ мость и способность легко ломаться. Применение АВ-0355 при фильтрации суспензии ZnO ощутимого эффекта не дало.

Для обеспечения требуемой производительности заводу «Zhuzhou» было рекомендовано приобрести шесть фильтров Larox Midimax PF 32: четыре — для цинковой гидросмеси и два — для суспензии ZnO, производительность по которой составляла 50 тыс. т/год. Три пресс-фильтра были произведены компанией «Larox»; другие три были изготовлены совместного компаниями CNMC и «Larox».

Четыре фильтра Larox Midimax PF 32 для фильтрации цинковой пульпы были установлены в 1994 году. Работали они исправно и обеспечивали довольно высокую влажность кека. Опыт работы показал, что ключевым фактором, определяющим эффективность пресс-фильтров, была толщина слоя кека. Более длительная подача суспензии не приводила к росту производительности установок, вызывая возрастание остаточной влажности кека вследствие сни­ жения его проницаемости. Путем нескольких пробных фильтраций было установлено, что оптимальная продолжительность подачи со­ ставляет примерно 60 с. На этом специалисты «Larox Оу» не оста­ новились, продолжив свои исследования. Ими была произведена настройка клапанов высокого давления для подачи воздуха и промывной жидкости. Было предложено заменить фильтровальную ткань Tamfelt 2209 более подходящей к данным условиям тканью Tamfelt 2204. В ходе дальнейших испытаний была поставлена задача выявления влияния продолжительности отдельных стадий передела фильтрации, плотности и температуры суспензии на конечный результат фильтрования.

Для определения характера влияния температуры суспензии на процесс фильтрации была поставлена серия экспериментов, в ходе которых тестированию было подвергнуто несколько образцов сус­ пензий завода «Zhuzhou». Испытания проводились при трех различ­ ных температурах (50, 60 и 70 °С) и при различной продолжи­ тельности стадий фильтрования, промывки и сушки. Анализ опыт-

260

Таблица 4.10

Сравнительные затраты на проведение процессов Larox и MDD

Россия. Производство цинка

Челябинский электролитный цинковый завод (ЧЭЦЗ), осно­ ванный в 1935 году, является крупнейшим производителем цинка в России. Расположение завода в городской черте предъявляет к нему особо жесткие требования по организации экологически безопас­ ного производства.

^ На ЧЭЦЗ с момента основания использовалась схема двухста­ дийного обезвоживания остатков сернокислотного выщелачивания обожженного в кипящем слое цинкового концентрата отработан­ ным электролитом цеха электролиза цинка. На первой стадии осу­ ществлялась вакуумная фильтрация на дисковых фильтрах при тем­ пературе 6 0 -6 5 °С с получением кека высокой влажности — 3 0 - 35 %. При этом, как известно, проводить отмывку водорастворимого цинка из кека на дисковом фильтре невозможно. На второй стадии выполнялась термическая сушка в барабанных сушилках с выбро­ сом в городскую атмосферу обжиговых газов, содержащих ядо­ витый сернистый ангидрид и пыль, включающую тяжелые цветные металлы, селен и ртуть. Очистка от пыли, проводимая в электро­ фильтрах, и утилизация серосодержащих газов в сернокислотном цехе не обеспечивали выполнения санитарных требований по охране атмосферы городской защитной зоны.

Указанные проблемы решает одностадийное обезвоживание цинкового кека путем фильтрации цинксодержащих отходов серно­ кислотного выщелачивания цинковых огарков под давлением на пресс-фильтрах Larox. Данные фильтры обеспечивают получение сразу же сухих цинковых кеков с остаточной влажностью 17 —2 1 % без сушки в барабанных сушилках и снижают содержание водораст­ воримого цинка в кеках до 0 ,2 —1,0 % путем эффективной промывки цинкового кека внутри пресс-фильтра без его выгрузки, репульпации и повторной фильтрации. Ввиду отсутствия дополнительной термической сушки кека количество вредных выбросов в атмосферу снижается до предельно допустимых концентраций.

Технологические показатели, полученные на опытной пилотной фильтрационой установке Larox PF 0,1, определили необходимость

262

приобретения для обезвоживания цинкового концентрата двух про­ мышленных автоматизированных с программным управлением пресс-фильтров Larox PF с поверхностью фильтрации 96 м2 каждый и удельной скоростью фильтрации порядка 100 кг/(м 2-ч). Первый пресс-фильтр был пущен в работу в 1999 году, второй — в 2000 году.

Для фильтрации и промывки свинцового кека в 2001 году на ЧЭЦЗ был поставлен третий автоматизированный с программным управлением пресс-фильтр Larox PF с поверхностью фильтрации 30 м2 и возможностью ее расширения до 60 м2.

В перспективе намечается приобретение четвертого полностью автоматизированного пресс-фильтра Larox PF для обезвоживания оксида цинка, улавливаемого из газов вельц-печей.

Польша. Объединение «Польская медь»

Предприятие «Рудна» корпорации «Польская медь» имеет крупнейшие в Европе рудник и обогатительную фабрику с годовым производством концентрата 667 тыс. т. Медная руда включает битуминозные сланцы, а подземные воды имеют высокую мине­ рализацию, поэтому флотационная пульпа является одной из самых труднофильтруемых, что выражается в следующем:

—процесс сгущения протекает нестабильно из-за колебаний минерального состава и, соответственно, крупности помола, вызы­ вающих колебания плотности пульпы (1550—1800 г/л);

—часто происходит переизмельчение; обычно крупность со­

ставляет 80 % класса —45 мкм, однако наличие мелкой фракции (2 —5 мкм) осложняет фильтрацию;

— высокое содержание битума (8 —10 %) и солей — хлоридов и сульфидов (до 2 0 г/л), повышающих вязкость, затрудняет фильтра­ цию и вызывает сильную коррозию технологического обору­

дования.

«Рудна» начала функционировать в начале 1970-х годов. Для обезвоживания медного концентрата использовалась типичная двух­ стадийная схема — вакуумная фильтрации на 1 2 дисковых фильтрах с обеспечением остаточной влажности кека 22 —24 % и после­ дующая термическая сушка в 1 2 барабанах со снижением влажно­ сти до 8 % и расходом природного газа 33 нм3/т концентрата.

Использовавшаяся схема обезвоживания требовала больших физических затрат на обслуживание, высоких расходов электри­ ческой и тепловой энергии и была сопряжена с большим вы­ бросом с дымовыми газами пыли, содержащей тяжелые металлы

(Си и РЪ).

Перечисленные выше недостатки обусловили необходимость ре­ конструкции отделения фильтрации. Модернизация началась с установки в 1993 году первого автоматизированного с программным управлением пресс-фильтра Larox PF 132/144 (т. е. с возможностью расширения фильтрующей поверхности со 132 до 144 м2), а два последующих аналогичных пресс-фильтра были пущены в эксплуа­

263

тацию в марте и в июле 1995 года. В 2000 году был поставлен четвертый пресс-фильтр Larox PF 132/144. Установка пресс-филь­

тров проводилась без остановки работы существующего оборудо­ вания по обезвоживанию.

Фильтрация под давлением на пресс-фильтрах Larox обеспечила следующие результаты: остаточная влажность кека — 1 2 ,5 %, удель­ ная производительность — 230 кг/(м 2-ч) по сухому продукту. Срок окупаемости фильтра составляет менее четырех лет.

Финляндия. Производство талька

Фильтрация под давлением получила широкое распространение при переработке промышленных минералов. Она помогает ком­ паниям, специализирующимся на производстве талька, мела, апа­ тита и карбоната кальция, работать более эффективно и с мень­ шими затратами. Дополнительным преимуществом этого процес­ са является высокий выход драгоценных металлов и минералов,

обеспечиваемый благодаря более эффективной очистке исходного материала.

Тальк наиболее универсальный и широко применяемый из всех промышленных минералов. Он используется в качестве на­ полнителя или добавки в целлюлозно-бумажной промышленности, машиностроении и других отраслях.

Одним из лидеров мирового производства промышленного таль­ ка по праву считается компания «Finnminerals», являющаяся круп­ нейшим производителем этого вида продукции в Финляндии. В настоящее время компания осуществляет частичную реконструк­ цию производства, одной из составляющих которой является замена отслужившего свой срок оборудования новым, более совершенным. Обновление производственных фондов было решено начать с от­ деления обезвоживания тальковой пульпы, бердичевские фильтры которого находились в наиболее плохом состоянии.

Компания «Finnminerals» управляет двумя заводами. Один из них находится в Sotkamo, вблизи Kajaani, а другой — в Vuonos Outokumpu. Вместе они производят 300 тыс. т талька в год, большая часть которого находит применение в целлюлозно-бумажной про­ мышленности Финляндии. Примерно третья часть продукции идет на экспорт, в основном в страны Европы.

Технология производства талька сравнительно проста и вклю­ чает всего четыре стадии: добычу тальковой руды, измельчение, флотационное обогащение и обезвоживание талькового концен­ трата с получением товарного талька (рис. 4.36).

Тальковая руда добывается открытым способом и поступает в отделение измельчения, где подвергается дроблению и мелкому помолу. Измельченная руда подается в смесители, где смешивается с оборотными водами отделения обезвоживания. Полученная в результате смешения тальковая пульпа подвергается обогащению во флотационном отделении. Флотационный тальковый концентрат

Рис. 4.36. Технологическая схема получения талька на заводе «Sotkamo»

далее обезвоживается на фильтрах, сушится, упаковывается и от­

правляется заказчику.

Очевидно, что в такой технологической цепочке доля затрат, приходящихся на обезвоживание концентрата, в общем их объеме чрезвычайно велика. Поэтому к фильтровальному оборудованию, эффективность работы которого определяет производительность и остаточную влажность талькового концентрата, а следовательно, и последующие затраты на его сушку, предъявляются высокие тре­

бования.

Изначально в отделении обезвоживания талькового концентрата на заводе «Sotkamo» были установлены бердичевские фильтры, вполне удовлетворявшие действующему процессу. Однако с 1987 года руководство завода стали всерьез беспокоить растущие расходы на техническое обслуживание оборудования, предвещав­ шие в скором будущем недопустимо высокие цены на ремонт фильтров. Вдобавок, последние уже давно были сняты с серийного производства и найти запасные части к ним представляло не меньшую проблему. Было принято решение начать поиск новых методов обезвоживания и более современного фильтровального оборудования для замены существующих фильтров.

Выбрать подходящий для обезвоживания талькового концен­ трата фильтр — дело не из легких, ведь тальк — это сложный для фильтрования минерал, поскольку имеет пластичную структуру и чрезвычайно мелкий размер частиц. Фильтры, работавшие на за­ воде ранее, имели производительность около 20 0 кг/(м2-ч) и обес­ печивали влажность кека 17 —20 %. Руководство завода рассчиты-

вало подобрать фильтр, способный снизить влажность кека до 15 % при большей производительности.

Компания «Larox» предложила испытать на заводе «Sotkamo» свой новый пресс-фильтр Larox PF 32.

Тестирование пульпы талькового концентрата на фильтруемость было проведено на лабораторной установке Larox PF 0.1 Н2 с пло­ щадью фильтрования 10 см2.

Уже в ходе предварительных опытов содержание влаги в тальке было снижено до 14 %, а производительность процесса возросла до 275 кг/(м 2-ч). Дальнейшие лабораторные испытания позволили до­ вести производительность до 350 кг/(м2-ч) без потери в качестве продукта, в то время как компанию «Finnminerals» вполне устраи­ вали даже предварительные результаты (табл. 4.11).

На заводе «Sotkamo» было установлено два пресс-фильтра Larox PF 32. Первый из них был доставлен в марте 1989 года. В течение первых шести месяцев эксплуатации он поддерживал содержание влаги в кеке ниже 14 % при производительности по сухому продукту на уровне 275 кг/(м2-ч).

Опираясь на статистические данные по фильтрации, собранные за полгода работы установки, специалисты компании «Larox Оу» вы­ вели фильтр на производительность 320 кг/(м2'Ч) по сухому про­ дукту.

По утверждениям компании «Finnminerals», кажущееся незна­ чительное снижение содержания влаги на самом деле серьезно сказалось на себестоимости товарной продукции. После оконча­ тельного обезвоживания тальк представляет собой тонкий порошок, который поставляется в любой удобной для заказчика форме: в виде гранул, порошка или гидросмеси.

Обслуживающий персонал фильтра PF 32 отметил его высокую надежность, что побудило компанию «Finnminerals» заказать еще один фильтр, который и был поставлен в 1990 году.

Южная Америка. Производство силикатов

Завод «Glassven» в Венесуэле является одним из наиболее круп­ ных производителей натриевых силикатов в Центральной и Южной Америке. Большая часть произведенной на «Glassven» продукции продается там же, кроме того, у компании есть заказчики в 2 2

странах, в том числе в Европе и Австралии. Покупателями про­ дукции «Glassven» являются предприятия химической, целлюлознобумажной, керамической, строительной, нефтяной, каучуковой и металлообрабатывающей промышленности. Среди заказчиков есть также производители шин, обуви, промышленной резины, запасных деталей для машин, сухой штукатурки.

Натриевые силикаты производятся плавлением кальцинирован­ ной соды (Na2C 0 3) и кварцевого песка (Si02) при высоких темпе­

ратурах в печи прямого нагрева, а образовавшийся расплав посту­ пает на конвейер чугунного литья, застывая в виде стеклянных глыб. В дальнейшем куски силиката переводятся в форму раствора (запа­ ривание под давлением), подлежащего фильтрации для удаления нерастворимых примесей и введению специальных добавок в соот­ ветствии с техническими условиями на различные виды натриево­ силикатной продукции. Готовой продукцией производства являются сам силикатный раствор или тонкодисперсный сухой порошок, полученный после распылительной сушки раствора.

Передел фильтрации должен обеспечивать надежное отделение соединений натрия от гидрогеля. Для этих целей на протяжении ряда лет компания «Glassven» использовала фильтр PF 19 С1 про­ изводства «Larox». Поскольку деятельность компании расширялась: стали поступать заказы из Австралии, Мексики и Тайваня, в 1987 году было принято решение о приобретении нового, более мощного пресс-фильтра PF 32 В1, который был поставлен в том же году, а в феврале 1991 года начал свою работу (рис. 4.37).

зины, для улавливания более крупных частиц. Система подачи пульпы на фильтры общая, поэтому насос и резервуар для суспен­ зии используются и новым, и старым напорными фильтрами. Раз­ грузка сухого кека производится на продольный ленточный кон­ вейер, затем он пересыпается на поперечный конвейер, а с него — на винтовой конвейер, находящийся под старым фильтром. Схема производства силикатной продукции после установки прессфильтров Larox представлена на рис. 4.38.

Стеклянны е.

Растворимый порошок

Рис. 4.38. Технологическая схема производства силикатной продукции на заводе «Glassven»

В перспективе «Glassven» планирует установить еще один фильтр PF 32 В1, что позволит продолжить наращивание произ­ водственных мощностей.

США. Производство золота

Золотосодержащие концентраты — весьма специфический про­ дукт. Они обладают довольно низким содержанием металла, по­ этому предприятия по их переработке создаются вблизи рудников и обогатительных фабрик. Перевозка их на большие расстояния эко­ номически себя не оправдывает.

268

Ряд американских компаний («Austin Gold Venture», «Pegasus» и «Cannon»), заинтересованных в расширении производства золото­ содержащего концентрата, а следовательно, и рынков сбыта, решил переломить эту тенденцию. Они пришли к выводу, что снижение влажности концентрата золота позволит значительно сократить затраты на его транспортировку, а значит, повысить его конкурен­ тоспособность на удаленных рынках.

Эксперименты на действующем оборудовании показали абсо­ лютную его неспособность обеспечить требуемые показатели раз­

деления.

Было принято решение о замене устаревшего фильтрационного оборудования современным.

Свыше 90 % выпускаемого на заводе «Austin» золота произ­ водится по флотационной технологии. Флотация позволяет отделять золото от пустой породы и полиметаллических руд. Флотационный концентрат поступает в сгустители, а оттуда направляется в ваку­ умные фильтры. Производительность завода составляет около 50 т готового продукта в сутки. Обезвоженный концентрат перевозится на отдаленную площадку, где плавится в печи с получением пер­ вичного чернового слитка.

Современная тенденция получения золота как основного про­ дукта по флотационной схеме обусловила применение фильтрации под давлением по методу Larox. Фильтрация концентратов, особенно драгоценных металлов, является важной частью флотационного

процесса.

Старое вакуумное оборудование на заводе «Austin» работало с низкой эффективностью: имело очень низкую производительность, низкие показатели разделения и высокие эксплуатационные расходы.

Качество кека, полученного в ходе тестирования пресс-филь­ тров Larox, оказалось значительно лучше, а влажность значительно ниже, чем на вакуумных фильтрах.

После модернизации производства использовавшийся на пред­ приятии дорогостоящий двухступенчатый процесс обезвоживания, включающий в себя вакуумную фильтрацию и термическую сушку, был заменен процессом Larox. Дополнительным эффектом такой реконструкции стало сокращение пылевых выбросов на стадии сушки, требовавших организации системы пылеулавливания.

Фильтрация под давлением дала возможность снизить влаж­ ность золотосодержащих концентратов с 50 до 10 % по массе.

Трудности с организацией фильтрационного процесса испы­ тывают и многие другие американские золотодобывающие рудники. Высокая прочность породы и связанные с этим тяжелые условия использования горных машин обусловливают необходимость обильного увлажнения контактирующих с твердой породой частей оборудования. Добытую в шахте рудную крошку поднимают на поверхность и складируют в кучи, из которых в течение весьма продолжительного времени происходит дренирование влаги. Одно­

269

временно с удалением воды из отвалов твердая порода в них

уплотняется и к окончанию подсушки снова превращается в проч­ ный монолит.

Такой способ организации процесса обезвоживания заведомо нерентабелен. Во-первых, поднимать из шахты, с глубины несколько десятков метров, концентрат, содержащий до 50 % воды, весьма расточительно. Во-вторых, спрессовавшиеся куски концентрата из отвалов приходится вновь дробить, что также требует затрат энер­ гии. В-третьих, дренирующая из куч вода вместо возврата на производство уходит в грунт.

В последнее время стали практиковать кардинально иной способ обогащения концентратов. Суть его состоит в том, что добытую руду не поднимают на поверхность, а начинают обогащать уже под землей, на подземной обогатительной фабрике. На поверхность в этом случае поднимают только концентрат первичного обогащения, а пустая порода отвозится в неиспользуемые штреки и складируется там. Вполне понятно, что при шахтном обогащении руды ее обезвоживание нельзя осуществлять по той же технологии, что и на поверхности. Вакуумное оборудование для переработки таких материалов мало приспособлено. Фильтры под давлением, характеризуемые более высокими показателями фильтрации и большей удельной производительностью, напротив, вполне подходят для этих целей. Очевидно, что использование на подземных обо­ гатительных фабриках автоматизированных пресс-фильтров с горизонтальными камерами может дать значительный эффект.

В частности, установка в 1986 году на руднике Asamera, при­ надлежащем компании «Cannon», фильтрационной системы Larox PF 19/25 обеспечила содержание влаги в концентратах в пределах от 15 до 18 %, что ниже предела влажности в 21 %, установленного требованиями TML для данного вида продукции и оказавшегося непреодолимым для вакуумных фильтровальных систем. Производи­ тельность шахты после установки нового оборудования выросла на 95 %. Это избавило компанию «Cannon» от выплаты ежемесячных штрафов за нерациональное природопользование и помогло руд­ нику Asamera выйти из затруднительной финансовой ситуации.

Фильтрация под давлением совершила переворот в технологии обогащения, позволив создавать рудные обогатительные фабрики прямо под землей, что существенно снизило затраты на доставку концентрата на поверхность.

ЮАР. Производство платины

В последние годы потребность в платине вследствие не­ стабильности ее поставок и роста спроса на ювелирные украшения,

автокатализаторы, электронику и на другие изделия неуклонно растет.

ВЮАР платиновые месторождения были впервые обнаружены

в1923 году вблизи Naboomspruif и имели небольшие запасы. В

270

следующем году д-р Мане Меренски (Mans Merensky) нашел платиновые залежи на ферме Maandagshoek. В конце 1920-х годов открытая им платиновая жила стала известна как меренский золото­ носный пласт (Merensky Reef), содержащий слой плутонических пород, залегающих в форме шара и занимающих площадь около 40 тыс. кв. км. Толщина меренского золотоносного пласта ко­ леблется от 0,2 до 1 м. Под золотоносным залегает платиновый слой толщиной от 0,5 до 2,5 м. Месторождения разрабатываются как открытым, так и закрытым способами на глубине до полутора тысяч

метров.

В меренском золотоносном пласте металлы платиновой группы содержатся примерно в следующем соотношении: 57 % Pt , 25 % Pd, 4 % Au, 1 % Ir, 8 % Ru, 1 % Os и 4 % Rh. В преобладающем количестве случаев платиноидам сопутствуют пирротины, пентландиты, пириты и, в меньшей степени, ферроплатиновые сплавы. Минерализо­ ванные платиноиды можно встретить и далеко за пределами золо­

тоносного пласта.

Рудники «Anglo Platinum», разрабатывающие этот золотоносный пласт, по объему добычи платины являются крупнейшими в мире. В 2 0 0 0 году объем добытой здесь платины превысил 2 ,2 млн. унций (рис. 4.39). Тогда же компания объявила о своем намерении уве­ личить производительность на 75 % в течение последующих пяти лет. Часть роста производительности обеспечат новые рудники, а часть — ликвидация трудноразрабатываемых участков прежних ко­ пей. Платиновые руды «Anglo Platinum» перерабатываются в окрестности Бушвелда (Bushveld). Оттуда концентраты свозятся безрельсовым транспортом на плавильный завод в Руштенбург (Rustenburg), расположенный в 400 км от рудников.

В Бушвелде платиноиды обогащаются посредством флотации сульфидов металлов, хотя из некоторых руд выделение металлов платиновой группы осуществляется гравитационными методами.

Пирротин — основной сопутствующий минерал платиновых руд южноафриканского месторождения. Флотационное обогащение та­ кой руды имеет крайне низкую эффективность. Кинетика флотации пирротина очень низка, поэтому на флотацию затрачивается очень много времени и сил. Она состоит из основной операции и мно­ гочисленных перечисток, без которых невозможно достичь требу­ емого качества концентрата. Процесс ведется с применением раз­ личных флотореагентов и депрессантов, способствующих удалению пирротина, талька, хромита и пустой породы, которые негативно сказываются на качестве продуктов дальнейшей плавки.

Полученные флотационные концентраты поступают в сгустите­ ли, а из них на фильтрационный передел для максимального сни­ жения влажности. Влажность концентрата является важнейшим фактором, определяющим расходы на его транспортировку в Руш­ тенбург, а также величину энергозатрат на термическую сушку.

Сухие флотационные концентраты подвергаются плавке на штейн. Сульфидный медно-никелевый штейн, насыщенный метал-

271

Производство

Потребление

Рис. 4.39. Поставки и потребление палладия и платины в 2000 году:

лами платиновой группы, поступает на гидрометаллургический передел, где платиноиды окончательно очищаются от примесей и

разделяются.

Представительство компании «Larox» в ЮАР тесно сотрудни­ чало с «Anglo Platinum», помогая комбинату оптимизировать про­ цесс обезвоживания флотационного платинового концентрата. Различия минерального состава руд подземных и открытых раз­ работок, поступающих из разных участков месторождения, ока­ зывают значительное влияние на фильтрационные характеристики концентратов. Компания «Larox» провела тестирование на фильтруемость концентратов со всех рудников и карьеров, а также все­

возможных рудных смесей. Исследования дали обнадеживающие результаты.

Первый пресс-фильтр Larox начал функционировать на «Potgietersrus Platinums» в 1998 году. Он предназначался для обез­ воживания труднофильтруемых концентратов с низким содержани­ ем платиноидов. Фильтр обеспечил получение концентрата влаж­ ностью около 11,5 %.

В декабре 1999 года другой пресс-фильтр Larox был пущен на «Bafokeng Rasimone» — одном из рудников «Anglo Platinum». Вна­ чале фильтр предназначался для обезвоживания концентратов из руд, добытых открытым способом. Однако после открытия подзем­ ного рудника планируется перепрофилировать его на обезвожива­ ние платиновых концентратов из руд меренской жилы, добытых под землей. По предварительным оценкам, скорость фильтрации фло­ тационного концентрата меренской рудной жилы может быть в шесть раз выше, чем концентрата из карьеров.

Два других пресс-фильтра Larox в апреле 2000 года пришли на смену вакуумным барабанным установкам на обогатительной фаб­ рике «Amandelbult» — мощном производственном комплексе, куда свозится руда с нескольких рудников. За один месяц фабрика «Amandelbult» пропускает через себя приблизительно 360 тыс. т сырья из меренской рудной жилы, 130 тыс. т с расположенного вблизи нее месторождения U.G.2 и 28 тыс. т руды, добытой откры­ тым способом. Полученные из этих руд платиновые концентраты обезвоживаются на пресс-фильтрах Larox до содержания влаги менее 1 2 % и доставляются безрельсовыми видами транспорта в Руштенбург.

В начале 2001 года компания «Anglo Platinum» заказала еще три автоматических пресс-фильтра Larox для своих фабрик «Waterval» и «Maandagshoek».

Ю жноафриканский офис «Larox» в Мидранде (Midrand) распо­ лагает складом запасных частей для пресс-фильтров и осуществляет

комплексное техническое обслуживание пресс-фильтров компании на «Anglo Platinum».

Обезвоживание платиновых концентратов по системе Larox ве­ дется не только в ЮАР. Компания «Larox» поставляет свои фильтры на платиновые комбинаты «Mimosa» в Зимбабве, «Lac des Isles» в Канаде и «Stillwater» в США.

Мексика. Производство оксида магния

Для мексиканской компании «Quimica del Rey», занимающейся производством оксида магния, пресс-фильтры Larox стали единст­ венным спасением от неминуемого банкротства в связи со зна­ чительным повышением цен на энергоресурсы в Мексике. Ком­ пания была вынуждена искать более эффективные средства обез­ воживания шлама Мд(ОН)2, используемого при производстве

магнезии, взамен вакуумных фильтров (рис. 4.40).

Рис. 4.40. Технологическая схема производства МдО на «Quimica del Rey» (Мексика)

Сырьем для производства магнезии, как известно, служат доло­ мит и раствор МдС12 (хлорида магния). В ходе процесса доломит

кальцинируется и увлажняется водой, образующийся раствор со­ вместно с раствором хлорида магния направляется в реакторы, на выходе которых получают шлам гидроксида магния и раствор хло­ рида кальция.

Целевой продукт — шлам Мд(ОН)2 — подвергается обезвожи­

ванию по трехстадийной схеме, включающей сгущение, фильтра­ цию и термическую сушку. Последняя операция осуществляется в печи марки Herreshoff. В этом пирометаллургическом агрегате можно условно выделить три тепловые зоны. В первой — низко­ температурной — зоне из осадка удаляется несвязанная (свободная) влага. Вторая — среднетемпературная — зона служит для удаления из гидроксида магния химически связанной влаги и получения МдО (оксида магния). Вблизи выхода из печи находится зона спекания, для которой характерны наиболее высокие температуры, позволяю­ щие производить агломерацию материала.

Несмотря на кажущуюся рациональность указанной техноло­ гической схемы «Quimica del Rey», аппаратурная организация про­ цесса обезвоживания гидроксида магния ввиду низкой эффек­ тивности и высоких энергетических затрат обусловливала низкую рентабельность производства.

274

Повышение цен на энергоресурсы ухудшило экономическое положение компании и вынудило ее руководство заняться модер­ низацией устаревших вакуумных фильтровальных систем.

Действовавшие вакуум-фильтры позволяли снижать влажность шлама Мд(ОН)2 не более чем до 42 %. На испарение этой влаги из

шлама в зоне подсушки шахтной печи требовалось значительное количество энергии.

Исследования известных методов фильтрации подтвердили не­ возможность дальнейшего использования имеющихся на предпри­ ятии фильтров и бесперспективность их замены аналогичными вакуумными установками. В качестве альтернативы компания «Larox» предложила провести испытания своего лабораторного пресс-фильтра Larox PF 0,1 Н2, которые позволили бы оценить возможности промышленных пресс-фильтров этой серии.

Фильтры Larox с лихвой оправдали возлагавшиеся на них на­ дежды, обеспечив наименьшую влажность кека из всех рассматри­ ваемых вариантов. Содержание влаги в кеке пресс-фильтров соста­ вило 28 %. Подсчитав возможный экономический эффект от вне­ дрения метода Larox, руководство компании «Quimica del Rey» при­ няло решение увеличить производственные мощности и установить в фильтрационном переделе восемь фильтров Larox PF 32 Bl. Благодаря этому потребление газа в печи Herreshoff снизилось на 20 % (рис. 4.41).

Рис. 4.41. Пресс-фильтр Larox PF. Разгрузка кека МдО

275

Кроме того, установка вертикальных пресс-фильтров позволила сократить площади, занимаемые фильтрационным оборудованием, снизить потребление оборотной воды и свести к минимуму энерго­ затраты на саму фильтрацию, эксплуатационные расходы и затраты на замену фильтровальной ткани, увеличив срок службы последней.

Польша. Утилизация скрубберного шлама

Компания «Larox» начала свою деятельность в Польше в 1986 го­ ду. В то время была проведена серия пилотных тестирований на предприятиях, занимающихся добычей и переработкой цветных ме­ таллов: медеплавильных заводах «Glogow» и «Legnica», металлур­ гическом комбинате «Szopienice» и горно-металлургическом ком­ бинате «Boleslaw» (рис. 4.42).

Рис. 4.42. Польша. География поставок фильтров Larox

В последующие годы исследования фильтрационных свойств различных шламов польских заводов продолжились на опытном заводе в городе Лаппенраанта в Финляндии. Число заказчиков пресс-фильтров к тому времени возросло. С заявками на прове­ дение исследований фильтруемости своих пульп обратились:

—ферментационный завод «Akwawit» в Лежно;

—содовый завод «Inowroclaw»;

—химический завод «Poznan» в Любоне;

—горно-металлургический комбинат «Boleslaw», где испытания проводились повторно;

—сталеплавильный завод «Katowice»;

—медный рудник «Rudna» и ряд других.

В 1988—1993 годах в Польшу было поставлено семь промыш­ ленных установок Larox (табл. 4.12).

Фильтры Larox нашли свое применение в нескольких отраслях польской промышленности. Это стало возможным благодаря корен­ ным изменениям в экономической политике Польши, взявшей курс на защиту окружающей среды и сокращение энергопотребления. Такая политика создала отличные перспективы для расширения рынка фильтровального оборудования Larox.

Медеплавильный завод «Legnica» был построен в 1950-х годах. С тех пор завод несколько раз модернизировался. Тем не менее металлургическая технология осталась почти неизменной. Медный концентрат, поступающий из близлежащих рудников, брикетиро­ вался и затем обрабатывался в шахтных печах до купферштейна. Следующей стадией процесса было преобразование купферштейна в конвертерах с нижней продувкой расплава в черновую медь, а также электролитическое и пламенное рафинирование.

Особенности технологии и специфические характеристики медно­ го концентрата, производимого заводом «Legnica», сделали работу по­ следнего небезопасной для окружающей природной среды. Вследствие этого размер платежей и штрафов за нерациональное природополь­ зование, ежегодно выплачиваемых компанией, был довольно велик.

Плавка руды в шахтной печи на купферштейн сопровождается обильным пылевыносом. Обеспыливание отходящих газов осущест­ вляется в мокрых пылеуловителях. Как показывают исследования, мокрое пылеулавливание в этом случае является единственным эф ­ фективным методом очистки. Образующиеся скрубберные шламы могут быть возвращены в голову процесса, но, перед тем как подать их в пирометаллургический агрегат, во избежание нежелательных последствий их необходимо избавить от влаги.

Скрубберные шламы представлены сульфидами свинца и цинка и содержат до 10 % углерода кокса. Они имеют следующие харак­ теристики: