3. Специальная часть

Технология снижения содержания серы в железорудном концентрате на флотомашинах различного типа.

Железорудный концентрат, получаемый из бадделеит-апатит-магнетитовых руд Ковдорского месторождения методом магнитной сепарации, содержит лимитируемые примеси в виде сульфидных минералов, апатита и других, перечисленных в таблице 3.1.

Таблица 3.1– Результаты минерального состава железорудного концентрата

Минералы	Магнетит	Апатит	Сульфиды	Форстерит	Слюда	Карбонаты
Массовая доля, %	96,8	0,4	0,6	1,4	0,3	0,3

Присутствие в железорудномном концентрате 0,3-0,4 % Sособенно ограничивает область его сбыта ввиду действующих ограничений по выбросам сернистого газа при производстве чугуна на металлургических комбинатах. В концентрате сера содержится в сульфидных минералах, которые на 95-97 % представлены моноклинной модификацией пирротина.

Для увеличения сбыта товара необходимо уменьшить содержание серы в концентрате. Практика обогащения железных руд показывает, что наиболее эффективным методом получения низкосернистых концентратов является флотационный. Была разработана и проверена в лабораторных условиях флотационная технология, позволяющая снижать содержание серы в железорудном концентрате с 0,32-0,38 до 0,05-0,09% .При проведение опытно - промышленных испытаний был использован усовершенствованный реагентный режим , который отличался от лабораторного введением модификатора .

Ковдорский магнетитовый концентрат – материал с высокой плотностью , с содержанием класса – 0,050 мм. 35-40 % и в то же время равномерным распределением сульфидов по всем классам крупности. Состав магнетитового концентрата перечислен в таблице 3.2.

Таблица 3.2- гранулометрнический и химический состав магнетитового концентрата

Класс крупности,мм	Выход, %	Массовая доля, %			Распределение,%
		Feобщ.	S	P2O5	Feобщ.	S	P2O5
+0,2	4,5	58,79	0,27	0,19	4,1	4,2	6,5
-0,2+0,16	6,5	62,91	0,26	0,15	6,4	5,8	7,4
-0,16+0,1	17,5	63,16	0,27	0,13	17,3	16,3	7,3
-0,1+0,063	22,8	64,73	0,25	0,12	23,2	19,8	20,8
-0,063+0,05	12,1	64,85	0,29	0,16	12,3	12,1	14,7
-0,05	36,6	63,89	0,33	0,12	36,7	41,8	33,3
итого	100	63,78	0,29	0,131	100	100	100

Проведём сравнение механической флотомашины ФМ-0,4 и пневматических аппаратов, таких как «Pneuflot» и «AkkerFM-035-2». Обработанный последовательно регулятором среды- серной кислотой , собирателем – ксантогенатом, вспенивателем и модификатором концентрат с содержанием твердого 30% поступает на основную и контрольную флотацию в механические флотомашины ФМ-0,4 .Усовершенствованный реагентный режим флотации даёт возможность повысить извлечение сульфидов с 90-92 до 95-97% при снижении содержании серы в железорудном концентрате с 0,3-0,4 до 0,05%. Результаты испытаний флотомашины ФМ-0,4 приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3– результаты опытно – промышленных испытаний флотомашин ФМ-0,4

Продукты	Q,т/ч	Плотность, %	Выход,%	Массовая доля,%					Извлечение,%
				Fe	S		P		Fe	S		P
Питание флотации	2,14	27,6	100	63,5	0,41		0,09		100	100		100
Пенный основной флотации	0,05	3,67	2,49	59,0	11,12		0,13		2,3	67,8		3,5
Пенный контр. флотации	0,06	2,85	3,02	60,5	3,30		0,19		2,9	24,4		6,2
Пенный объединенный	0,11	3,17	5,51	59,8	6,83		0,16		5,2	92,2		9,8
камерный	2,03	48,3	94,49	63,7		0,034		0,09	94,8		7,8		90,2

Использование модификатора в данном случае способствует не только усилинению собирательных свойств ксантогената , увеличению его адсорбции на поверхности пирротита , но также стабилизации структуры и высоты пенного слоя. Это особенно важно при низком содержании серы( 0,3-0,4%) в питании флотации, когда требуется применение сильного , но в то же время селективного собирателя.

Распределение серы по классам крупности в продуктах флотации представлено в таблице3.4

Таблица 3.4– гранулометрический состав и содержание серы по классам крупности.

Класс крупности, мм	продукты
	Питание флотации		Пенный осн. флотации		Пенный контр.флотации		камерный
	Выход,%	Массовая доля S,%	Выход,%	Массовая доля S,%	Выход,%	Массовая доля S,%	Выход,%	Массовая доля S,%
-0,2+0,14	7,6	0,29	3,6	13,9	1,7	12,0	8,0	0,083
-0,14+0,071	25,7	0,32	6,9	19,2	3,8	11,9	27,0	0,045
-0,071+0,056	22,8	0,38	5,3	10,0	3,7	10,7	23,5	0,032
-0,056	43,9	0,29	84,2	2,3	90,8	0,76	41,5	0,018
итого	100	0,31	100	4,3	100	1,74	100	0,03

В случае внедрения данной технологии флотации сульфидов из всего производимого концентрата расчетное количество механических флотомашин составит значительную величину ,что требует дополнительных производственных площадей и прочих затрат.

В связи с этим на ряду с механическими флотомашинами прошли сравнительные испытания высокопроизводительные пневматические аппараты различной конструкции – колонная машина и пневматическая машина «Pneuflot» а также пневмомеханические флотамашины «Akker».

В ходе испытаний осуществлялась проверка работоспособности флотомашины «Pneuflot» в различных режимах на пульпе железорудного концентрата с использованием предлагаемой технологией.

Испытание флотомашины проходило при оптимальных выбранных параметрах

• -производительность по исходной пульпе – 4-6 м³/ч

• -плотность пульпы от 22 до 48 %

• -расход воздуха в аэраторе – 30 л/м при давлении 4 бар.

• -уровень пены от 2 до 4 см.

В результате опытно промышленных испытаний по флотации сульфидов из магнетитого концентрата в слабокислой среде было достигнуто снижение содержание серы до 0,09 % при извлечении серы в пенный продукт 70-75%.

Также провели испытания с оценкой возможности применение колонны флотомашины. В ходе испытаний были задействованы 2 флотационные колонны диаметром 150мм. и высотой 6 м. с рабочим объемом 100 литров ,что позволило проводить основную и контрольную операции флотации .Флотация сульфидов из ковдорского железорудного концентрата в колонной флотомашине обеспечило снижение содержаний серы с 0,3-0,45 до 0,095-0,15%.в пенных продуктах содержание серы составило 7-10 % .Тем не менее достичь требуемого содержания серы 0,05% и менее в ходе испытаний не удалось.

В качестве альтернативного флотационного оборудования опытно- промышленные испытания прошли также пневмомеханические флотационные машины «AkkerFM-035-2»

В ходе испытаний осуществлялась работоспособность флотомашины «AkkerFM-035-2» на пульпы железорудного концентрата с использованием предлагаемой технологии в условии внутреннего водооборота в оптимальном реагентном режиме . Определены и установлены необходимые параметры работы флотомашины: расход воздуха ,окружная скорость вращение импеллера , давление воздуха на входа ,токовая нагрузка. Нагрузка в ходе испытаний составила 1,5-1,7 т/ч при плотности пульпы 29-31 % твердого.

Полученные результаты свидетельствуют об эффективности технологии извлечении сульфидов в слабокислой среде. Содержание серы снизилось с 0,3-0,39 до 0,04%. Извлечение серы в пенный продукт составило 82-88 % . Потери железа общего с пенным сульфидным продуктом – 5-6%

В ходе опытно- промышленных испытаний успешно прошла проверку технология снижения лимитируемой примеси серы в ковдорском железорудном концентрате. Усовершенствованы реагентный режим с использованием в определенном соотношении вспенивателя и модификатора при флотации сульфидов железорудного концентрата позволил повысить извлечение сульфидов с 90-92 % до 95-97% и получить магнетитовый концентрат с содержанием серы 0,05% и менее.

Таким образом, наиболее подходящими являются пневматические флотомашины «AkkerFM-035-2», которые снижают содержание серы до 0,04%. Другая же пневматическая флотомашина «Pneuflot» не достигает требуемого содержания серы. А механическая флотомашина ФМ-34 справляется, но их необходимо большое количество.

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Автоматизация — наиболее эффективное средство достижения уровня и темпов производства, обеспечивающих создание материально-технической базы, высокой производительности труда.

Автоматическое управление технологическим процессом обогатительной фабрики обеспечивает значительный технико-экономический эффект:

- повышение извлечения полезных компонентов из исходного сырья;

- повышение качества концентрата, в частности стабилизация качества;

- повышение производительности машин и агрегатов, пропускной способности транспортных коммуникаций;

- увеличение надежности и сроков работы машин;

- сокращение расходов материала и энергии;

- повышение производительности труда путем снижения трудоемкости обслуживания агрегатов и возрастания производительности оборудования.

Автоматическое управление — это осуществление на объектах управления совокупности управляющих воздействий, выбранных из множества возможных на основании имеющейся информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования этого объекта с целью управления.

В настоящее время решены проблемы контроля важнейших показателей обогатительных процессов — содержания большинства полезных компонентов в продуктах обогащения, разработаны и внедрены системы стабилизации технологического процесса. Осуществляется переход к системам управления на основе вычислительных машин.

Автоматизированные системы управления должны решать следующие задачи:

- контроль параметров процесса, включая все виды автоматического измерения технологических параметров с помощью аналоговых или дискретных датчиков, ручной контроль параметров, не поддающихся автоматическому измерению;

- централизованный сбор и первичную обработку информации от датчиков параметров процесса;

- представление информации на устройствах отображения для оценки и ведения технологического процесса;

- расчет технико-экономических показателей.

Оперативный пункт обогатительной фабрики оснащен средствами вычислительной техники, средствами автоматического контроля, регулирования, сигнализации, аппаратурой централизованного и дистанционного управления регулирующими органами, средствами диспетчерской и громкоговорящей связи с рабочими местами и службами. Это обеспечивает возможность непосредственного управления процессом без постоянного участия персонала.

Обслуживающий персонал необходим для контроля за состоянием оборудования, для участия в процессе пуска и остановки оборудования, в случае нарушения технологических режимов и при аварийных ситуациях. Верхняя ступень реализуется на уровне центрального диспетчерского пункта. Диспетчерский пункт оснащен средствами вычислительной техники, автоматического контроля, сигнализацией и связью с операторскими службами. Информация о процессах собирается и формируется в пунктовых помещениях, в которых размещены щиты приборов, датчиков, преобразователей и направляется в операторские пункты соответствующих технологических переделов.

Контроль технологических параметров осуществляется в основном с помощью серийной аппаратуры. Для контроля предусмотренных параметров, автоматического управления и регулирования процессами применяются приборы и средства автоматизации, отвечающие специфическим особенностям продуктов обогащения и соответствующие современному уровню развития технических средств.

4.1 Автоматизация и контроль процесса дробления

Для автоматизации и контроля процесса дробления предусматриваем:

- контроль производительности, крупности дробленого продукта, заполнения бункеров, состояния оборудования, предохранение от порывов конвейерных лент, защиту дробилок от попадания металлических предметов;

- стабилизацию и регулирование материального потока при помощи систем автоматического регулирования, недопущение переполнения и недогрузки дробилок, грохотов и промежуточных емкостей;

- централизацию контроля и управления с диспетчерских пунктов, оснащенных мнемосхемами, щитами дистанционного управления и связи;

- управление поточно-транспортными системами.

Контроль количества руды, поступающей в думпкарах, осуществляется при помощи вагонных весов и счетчиков вагонов. Потоки сыпучих материалов на конвейерах измеряем конвейерными весами.

Для контроля крупности дробленой руды используем автоматический ситовой гранулометр. Контроль верхнего уровня заполнения бункеров и нижнего уровня, забивания перегрузочных узлов, а также наличия руды на лентах, осуществляем при помощи изотопных гамма-реле.

Контроль пробуксовки ленты осуществляем измерением и сравнением линейной скорости ленты и окружной скорости ведущего барабана датчиком скорости ленты.

Для предотвращения поломок дробилок при попадании посторонних металлических предметов применяем автоматические металлоискатели и железоотделители — подвесные электромагниты.

Методы регулирования подачи руды в дробилки основаны на автоматической стабилизации производительности, степени заполнения рудой приемной воронки, мощности электродвигателя дробилки и удельного расхода электроэнергии. Стабилизацию производительности дробилок осуществляем при помощи конвейерных весов, связанного с ними регулятора и регулируемой системы рудных питателей.

Безаварийность работы дробильного отделения обеспечивается блокировкой технологического и транспортного оборудования всего дробильного комплекса. При запуске технологической линии включается звуковая и световая сигнализация. Управление оборудованием дробильного отделения осуществляется оператором с операторского пункта, возможно также местное управление.

Предусматриваем систему автоматического управления аспирацией и гидрообеспылеванием.

В отделении дробления проектируем автоматическую систему управления процессом, включающую:

Устройство управления поточно-транспортной системой (ПТС) — запуск оборудования с операторского пункта с соблюдением очередности и выдержек времени.

Систему управления дробилками КСД и КМД — стабилизация питания дробилок осуществляется через контроль заполнения приемных воронок дробилок, вибрационный датчик вмонтирован в стенку приемной воронки и связан через исполнительный механизм с питателем дробилки.

Предусматриваем установку информационной системы.

Устройства защиты оборудования.

Проектируем контроль дробилок по следующим параметрам:

- нижний уровень масла в маслобаке;

- верхний уровень масла в маслобаке;

- температура масла в маслобаке;

- давление масла до фильтра;

- давление масла после фильтра;

- роток масла на сливе дробилки;

- температура переднего и заднего подшипников двигателя;

- температура подшипников приводного вала;

- температура опорного подшипника;

- температура слива масла.

При повышении температуры в любой из точек выше 70 С дробилка отключается.

4.1.1 Регулирование процесса дробления

Для бесперебойной работы основного автоматического контура в дробильном отделении установлены приборы контроля. Наличие металла на конвейере определяется металлоискателями “Бета-2” в комплекте с индивидуальным первичным преобразователем К1-5-В1, при помощи которого сигнал подается в машину, откуда идет обратный сигнал на остановку конвейера и всей предыдущей цепочки.

Также ведется контроль продольного порыва ленты электродным датчиком ДЭ-63М, который передает на электронный сигнализатор ЭС-1011М сигнал на остановку конвейера.

Аварийный уровень руды в бункере или забивка пересыпных устройств определяется радиоизотопным датчиком ГР-8. Поток гамма излучения поступает на приемник, преобразуется в электрический сигнал для передачи в электронный блок Б1-10-U1 усиления сигнала и преобразования его в выходные сигналы, для остановки технологической цепочки.

Осуществление контроля мощности двигателей дробилок, грохотов и конвейеров определяется подачей сигналов на регулятор мощности, затем на УКВ. Уровень загрузки руды в дробилке контролируется электродинамическим датчиком ДЗ-11-63. Сигнал с датчика поступает на ЛОМИКОНТ, где обрабатывается согласно выбранному закону регулирования, а также на УКВ. Далее сигнал поступает на ТП-4, который регулирует подачу руды в дробилку. Путем изменения скорости конвейера эта система осуществляет оптимальное управление работой дробилки.

Контроль подпрессовки дробилок и забивка пересыпных устройств осуществляется с помощью электродинамического датчика ДЗ-11-9-3-63, с которого, при его работе, сигнал поступает на щит-реле, затем на мнемосхему и на ЛОМИКОНТ, а далее после обработки сигнал поступает на УКВ.

Для контроля и предупреждения аварий на конвейерах устанавливаются датчики пробуксовки ленты — реле скорости РС-67. В случае пробуксовки ленты сигнал с датчика поступает на щит-реле, затем на кроссовые щиты и на мнемосхему. Обратно идет сигнал на остановку конвейера и через устройство блокировки — всей предыдущей цепочке.