Лекция № 3 Усреднение полезных ископаемых

Повышение качества продукции и рост технико-экономических показателей горно-обогатительных предприятий во многом зависит от однородности качества исходных продуктов, а стабильно высокое качество конечных продуктов обогащения – от качества сырья, поступающего на обогатительную фабрику.

Однородность качества исходного сырья по одному или нескольким признакам, характеризующим его обогатимость, обеспечивается усреднением.

Сущность усреднения – смешивание руд различного качества для получения однородной по составу рудной массы.

Усреднение — сложный технологический процесс, направленный на повышение однородности качественного состава сырья. Начина­ется он в забоях рудника, продолжается на складах карьеров и шахт, дробильно-сортировочных, обогатительных и агломерацион­ных фабриках, а заканчивается на металлургических заводах или других предприятиях, выпускающих конечную продукцию.

Каждый этап общей системы усреднения играет определенную роль. На руднике усредняют сменные или суточные объемы добы­той из разных забоев или участков руды; на фабрике — руды для каждого железнодорожного состава; каждую партию, поступаю­щую из различных рудников или шахт. На металлургическом заво­де усреднение связано с дополнительным введением в шихту неруд­ных компонентов (флюсы, кокс и т. д.).

При всей многоступенчатости процесса усреднения основную роль в нем играет рудник или шахта, где добывается руда из забо­ев с различным содержанием компонентов. Отклонение от плано­вых показателей связано с геологией разрабатываемой залежи и технологией ее отработки.

Среднее содержание расчетного компонента  в усредненной руде определяют по уравнению баланса

,

где Q₁, Q₂, …, Q_n – добыча руды на отдельных участках, т/ч;

₁, ₂,…, _n — содержание расчетного компонента в руде отдельных участков, %.

Усреднение добытых полезных ископаемых перед их переработ­кой можно классифицировать на следующие виды:

1. штабельное (открытые и закрытые склады);

2. с помощью бункерного или полубункерного складирования.

Усреднение руд на открытых складах

Усреднительные штабели недробленого и дробленого минераль­ного сырья используют для усредне­ния железных руд, руд цветных металлов, углей, бокситов и т. д.

На открытых складах могут работать машины двух типов:

• колесные и гусеничные — со свободным перемещением;

• стационарные — с ог­раниченным передвижением (мостовые и консольные конвейерные штабелеукладчики и погрузочные машины производительностью до 1500—2000 т/ч).

Благодаря колесным и гусеничным машинам достигается гиб­кость в работе склада, их взаимозаменяемость или использование на других работах, а также высокая производительность труда. Од­нако для маневрирования таких машин требуется значительное пространство. При этом эффективность использования площади вдвое меньше, чем на складах со стационарным оборудованием. Для колесных машин также нужны площадки и дороги с хорошим покрытием; кроме того, не все виды руд можно складировать при помощи подвижных машин (вязкие руды трудно складировать при помощи тракторных экскаваторов или скреперов).

На складах со стационарным оборудованием, работающим при любой погоде и грунте, при эксплуатации кранов с большими про­летами, конвейеров и других наземных технических средств можно перемещать руду любых сортов (верхний предел крупности огра­ничен до 100—150 мм). Наиболее эффективно используется пло­щадь склада и обеспечивается высокая производительность при небольших удельных капитальных затратах. Здесь легко осущест­вить дистанционное управление и внедрить автоматизацию. Однако сооружение таких складов требует больших капитальных затрат и высокой надежности применяемого оборудования, выход из строя даже незначительной части которого приведет к нарушению всей системы складирования.

На рис. 3.1 показана схема рудного усреднительного штабель­ного склада, оборудованного колесными погрузчиками. Здесь двух­сторонний сквозной железнодорожный путь: для подачи руды из за­боев карьера на склад и для отгрузки ее на обогатительную фабрику.

Рис.3.1. Схематический план рудного усредненного склада:

1 — разгрузочный путь; 2 — руда после разгрузки состава; 3 — колесный погрузчик при

формировании штабеля; 4 — формируемый штабель; 5 — отгрузочный путь; 6 — проектный

контур заполненного штабеля; 7 — отгружаемый штабель; 8 — электровозный состав; 9 —

подача руды погрузчиком в состав

Каждый участок имеет два штабеля. Один штабель находит­ся в стадии формирования, другой — заполненный, из которого в любой момент руда может подаваться колесным погрузчиком к по­рожним составам. Длина каждого штабеля соответствует длине состава.

Порядок разгрузки и загрузки составов показан на рис. 3.2. Пос­ле прибытия состава на склад руда из думпкаров разгружается под откос. Из насыпи она зачерпывается ковшом колесного погрузчи­ка, доставляется до штабеля и укладывается наклонными слоями равномерно по всей длине. Каждый такой слой характеризует ка­чество руды одного состава или отдельного добычного забоя. Из штабеля руда отгружается только после заполнения его до проект­ной ширины (см. рис. 3.1). К моменту полной отгрузки руды из од­ного штабеля заканчивается формирование другого. Вследствие этого на каждом участке склада периодически меняются функции двух смежных штабелей.

Наиболее полное усреднение руды по содержанию ценного ком­понента и текстурным признакам достигается при соблюдении сле­дующих условий:

погрузка руды в думпкары должна производиться с торца шта­беля;

каждый думпкар надо загружать рудой из разных мест забоя штабеля, чтобы состав ее в думпкаре характеризовал качество всех наклонных слоев поперечного сечения штабеля.

При небольшом объеме перегрузки на усреднительном складе работу организуют следующим образом:

Р ис. 3.2. Разгрузка и формирование штабеля (а) и погрузка руды в состав (б):

1 – думпкар; 2 – осыпь руды после разгрузки состава; 3 – колесный погрузчик; 4 – наклонные слои; 5 - штабель

1. Каждый погрузчик обслуживает свой участок. После разгру­зки состава он укладывает руду в формируемый штабель наклон­ными слоями. По прибытии порожнего состава эта же машина грузит руду из готового штабеля в думпкары в определенных объ­емах.

2. Один погрузчик используют только для укладки руды в шта­бели, другой — для транспортировки ее к составам на обоих участ­ках склада.

3. Для сокращения продолжительности цикла загрузки обе ма­шины одновременно заполняют думпкары на одном участке склада или укладывают руду в штабели на обоих участках.

При больших объемах перегрузок, когда требуется 3—4 пере­грузчика, не исключены другие варианты организации работ на складе.

На открытых усреднительных складах используют перегрузчи­ки (экскаваторы) на гусеничном и пневмоколесном ходу. Послед­ние имеют ряд преимуществ вследствие большей маневренности.

Усреднение в бункерах

Строительство специальных усреднительных комплексов требу­ет больших капитальных вложений. Поэтому усреднять дробленую руду целесообразно на обогатительной фабрике в бункерах. Эти устройства» применяемые в основной технологической схеме для аккумулирования и распределения руды, имеют значительную вме­стимость, достигающую нескольких десятков тысяч тонн.

Схема загрузки и разгрузки аккумулирующих усреднительных бункеров представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема устройства усреднительных бункеров:

1 – бункер, 2 – загрузочный конвейер; 3 – разгрузочная тележка; 4 – питатель; 5 – сборный конвейер усредненного материала

К недостаткам такого усреднения необходимо отнести:

• сегрега­цию материала в процессе загрузки;

• недостаточную однородность полезного ископаемого, так как происходит частичное перемешива­ние лишь смежных слоев;

• значительные капитальные затраты при сооружении усреднительных бункеров для больших объемов сырья.

Наибольшее распространение бункерное усреднение нашло на углеобогатительных фабриках. Поступающие сюда угли, как пра­вило, представляют неоднородную смесь как по обогатимости и гранулометрическому составу, так и по зольности, влажности, выходу летучих, спекаемости и т. д. Колебания показателей качества угля наблюдаются даже в пределах одной шахты (при одновремен­ной разработке нескольких угольных пластов на разных участках и горизонтах шахтного поля).

Для углеобогатительных фабрик при коксохимзаводах, группо­вых и центральных, имеющих высокую производительность и, как следствие, большое количество шахт-поставщиков, колебания каче­ства рядового угля достигают значительной величины.

При бункерном усреднении осуществляется равномерное дози­рование (шихтовка) углей различного качества из отдельных акку­мулирующих бункеров на сборный конвейер, подающий полезное ископаемое в технологический процесс обогащения.

При заполнении бункера наблюдается сегрегация, зависящая не только от ситового состава загружаемого угля, но и от плотнос­ти и формы крупных кусков угля и породы. Крупный уголь скаты­вается к подошве образующегося в бункере конуса, а мелкий с по­тонувшими в нем крупными пластинчатыми кусками породы оста­ется в центре. При выгрузке угля из бункеров сначала выходит центральный столб мелкого угля с включенными в него кусками породы, затем крупный уголь (плотность его кусков и зольность минимальны). Таким образом, сегрегация вызывает некоторое разусреднение материала, поэтому при определении эффективности данного процесса необходимо учитывать не только количество бункеров, но и степень усреднения в каждом из них.

Математическая обработка результатов усреднения рядового уг­ля в бункере показала, что на эффективности процесса сказывается не общая вместимость бункеров, а количество дозаторов. С увели­чением их числа суммарная эффективность усреднения возрастает. Оптимальное количество дозаторов 16—25.