» » Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов
02.06.2015

На комбинате «Южуралникель», где ведутся открытые горные работы, добыча руды планируется по рудникам и забоям с таким расчетом, чтобы среднее содержание никеля в выдаваемой руде было более или менее постоянным; другими словами, разработка блока с пониженным содержанием никеля сочетается с одновременной разработкой другого блока с повышенным содержанием никеля. Чем больше забоев находится в одновременной эксплуатации, тем лучше осуществляется внутрирудничное усреднение руды. Каждую группу вагонов, загружаемых рудой от одного экскаватора, опробуют и при содержании никеля ниже браковочного предела направляют в отвал.
Дальнейшее усреднение имеет своей главной целью выравнивание химического состава руды по шлакообразующим компонентам, в особенности по кремнезему. Вагоны с рудой из различных забоев формируются в железнодорожный состав — «вертушку»; анализ средней пробы руды из «вертушки» производят в срок до 4 час. и передают на завод по радио раньше, чем туда поступит соответствующий железнодорожный состав.
На заводе «вертушку» разгружают в траншеях закрытого склада или на запасных эстакадах. Кстати, компания ТК Голден Пак способна поставить необходимую складскую технику в очень сжатые сроки. Закрытый утепленный склад вмещает двухдневный запас руды и имеет три участка; на один из них направляют руду с некондиционным содержанием какого-либо шлакообразующего компонента и руду, поступающую с мелких рудников; остальную руду выгружают на двух других участках.
Усреднение производят шихтовкой с помощью грейферных кранов: в бункер подают определенное количество грейферов руды из каждого участка. Кроме того, усреднение происходит за счет того, что грейферный кран берет руду из траншеи поперек слоев, накопившихся при выгрузке руды из нескольких «вертушек».
Для выяснения степени усреднения было использовано 125 анализов «вертушек» руды, прибывших на завод одна за другой, и 180 анализов проб агломерата за тот же период. В табл. 2 приведены среднеарифметические содержания а-, среднеквадратичные отклонения о и изменчивость v по никелю и по главным шлакообразующим компонентам в руде и агломерате. Усреднение состава агломерата на заводе осуществлялось за счет шихтовки руды на складе, а также за счет добавки к ней большого количества пыли шахтных печей и возврата агломерации.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что в пробах агломерата отклонения состава от среднего содержания (изменчивость) составляли в среднем в относительных процентах по никелю ±11,7. по железу ±6,1, го кремнезему ±2,1. Степень усреднения была равна по никелю 1,3, по шлакообразующим 1,6—2,5. Таким образом, описанная система усреднения при большом непостоянстве состава окисленных никелевых руд представляется недостаточно эффективной.
В черной металлургии первичное усреднение руд производят до поступления на металлургический завод. Планирование горных работ при большом количестве забоев позволяет достигать значительного внутрирудничного усреднения. На крупных шахтах добытую руду подвергают дроблению и сортировке на 2—3 фракции по крупности. Предварительная сортировка руды по крупности особенно необходима в тех случаях, когда состав мелких и крупных фракций неодинаков.
Каждый вагон при загрузке руды опробуют для определения класса руды в соответствии с химическим составом и кусковатостью. Разделение Железной руды на классы с интервалами по содержанию железа в 4%, учитывающее содержание пустой породы и вредных примесей, позволяет в значительной мере уменьшить колебания в составе руд, отгружаемых на завод, в пределах каждого класса. На рудоусреднительной железнодорожной станции вагоны сортируются по классам; руду мельче 10 мм направляют на обогатительные и агломерационные фабрики, а кусковую руду раздельно по классам — непосредственно в доменные цехи.
На заводах черной металлургии наиболее распространена система усреднения в штабелях на открытых рудных дворах. Для хорошего усреднения каждый штабель должен быть настолько велик, чтобы при его формировании в него попадали все встречающиеся виды руд. С увеличением размера штабеля степень усреднения улучшается; чем крупнее размер кусков руды, тем больше должна быть емкость штабеля для достижения одинаковой степени усреднения.
На Магнитогорском комбинате для каждого сорта руды имеется два штабеля; пока один штабель заполняется, из другого идет погрузка усредненной руды. Заполнение штабеля производится с транспортерной галереи, по которой непрерывно движется вперед и назад сбрасывающая тележка. Емкость каждого штабеля равна 45 тыс. т, что при существующей производительности завода считается недостаточным. Руду из штабеля на транспортер грузят экскаваторами, выбирающими ее с торца штабеля поперек слоев. Если, например, содержание железа в среднесуточных анализах богатой окисленной руды второго сорта крупностью —15+6 мм до усреднения колебалось от 49,6 до 60,0%, то после усреднения оно укладывалось в пределах 53,4—56,4% частота отклонений в диапазоне ±1% железа до усреднения составляла 43,4%, после усреднения — 83,4%. Средний состав отдельных штабелей почти не изменяется.
На заводе «Азовсталь» усреднение осуществляется за счет разгрузки сортированной руды на эстакаде емкостью 30 тыс. т и формирования из руды с эстакады едкого штабеля емкостью до 200 тыс. т. Длина штабеля 134 м, ширина 55 м, высота до 17 м. Заполнение штабеля производится грейферным краном, погрузка руды из штабеля — двумя экскаваторами, из которых один подкидывает руду другому, что обеспечивает более равномерную разработку вразрез всего штабеля и дополнительное перемешивание руды. Ввиду отсутствия места для второго штабеля работа организована таким образом, что пока на одной половине длины штабеля идет его формирование, из другой половины ведут погрузку. Рис. 2 свидетельствует о высокой степени усреднения руды по железу в доменном цехе «Азовстали».
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

Первая погрузочная машина для подачи железной руды из штабеля, заменяющая экскаватор, была изготовлена на заводе «Южуралтяжмаш» и установлена на руднике Кузнецкого металлургического комбината.
На основании исследований в ряде доменных цехов можно считать, что система штабелирования повышает однородность руды (степень усреднения) в 2—4 раза. Технические показатели процесса усреднения в штабелях, отнесенные к 1000 т емкости склада, следующие:
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

По данным института «Гипроникель», стоимость открытого склада руды с тепляком для оттаивания, рассчитанного на два штабеля по 300 тыс. т руды каждый, составляет в двух вариантах 11 и 35 мил. руб. В более дешевом варианте склад оборудуется эстакадами и экскаваторами, в более дорогом — вагоноопрокидывателями и мостовыми перегружателями. Эксплуатация такого склада обходится в 2 р. 13 к. — 2 р. 80 к. на 1 т руды.
В США и Англии систему штабелирования медных и железных руд применяют на многих заводах. Особое внимание проектированию и строительству складов для усреднения уделила компания «Робинс Конвейере» США. На складах, которые строит эта компания (склады Робинса), для подачи руды применяют транспортеры, связанные с укладчиком руды, движущимся вдоль штабеля (рис. 3 и 4). Обычно усреднительный склад состоит из трех штабелей и имеет два укладчика, расположенных между штабелями; два штабеля формируются, а из третьего в это время берется усредненная руда. Для забора руды из штабелей сконструирована специальная погрузочная машина — реклаймер. Степень усреднения железной руды, например на заводе в Пуэбло (США), составляет 4,2.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

На металлургические заводы, выплавляющие свинец, медь, никель и другие цветные металлы из сульфидных руд, сырье поступает главным образом в виде концентратов различных обогатительных фабрик. Постоянство состава сырья, направляемого в переработку, в этих случаях достигается шихтовкой концентратов и флюсов в различных пропорциях по расчету в соответствии с составом данных партий концентратов.
На Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате впервые в России было введено составление шихты для агломерации методом послойного штабелирования в отсеках отапливаемого помещения. План и разрез шихтовочного отделения приведены на рис. 5. Свинецсодержащие материалы, флюсы и часть возврата после дробления поступают по транспортерам 1 и 2 в один из трех отсеков. Разгрузка с транспортеров производится при помощи сбрасывающей тележки 3. которая непрерывно автоматически движется вперед и назад, рассыпая компоненты шихты вдоль всего отсека тонкими слоями. В каждом отсеке создается штабель шихты 4 длиной 60—70 м, шириной 16 м, высотой 5—6 м; в штабеле помещается до 8000 т шихты.
При загрузке штабеля каждый компонент взвешивается на транспортерных весах 5 и опробуется, что позволяет сшихтовать штабель на заданный состав агломерата. В штабеле приблизительно 30% по весу составляет возврат. Стоимость материалов в одном штабеле составляет 5—6 млн. руб.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

Разгрузка штабеля производится шихтопогрузочной машиной 6 Дебальцевского машиностроительного завода, сконструированной Гипроцветметом. Машина состоит из тележки со скребковым транспортером и подвешенной к ней бороны с зубьями, погружающимися в торец штабеля. Борона имеет форму, соответствующую сечению штабеля, и устанавливается под углом, несколько большим, чем угол естественного откоса шихты. При возвратно-поступательном движении бороны в плоскости ее рамы зубья разрыхляют шихту и способствуют равномерному расходованию ее по всему сечению штабеля. У основания штабеля шихту подхватывает скребковый транспортер и подает ее на транспортер 7, расположенный сбоку каждого отсека. При своей работе шихтопогрузчик подвигается вдоль штабеля со скоростью до 1 м/час.
С транспортера 7 шихта из штабеля поступает на транспортер 8, где дозируются коксик и дополнительная часть возврата из запасных бункеров 9. Готовую шихту направляют транспортером 10 на спекание; по пути ее снова взвешивают на весах 11, додрабливают в молотковых дробилках 12 и опробуют на серу.
После окончания погрузки штабеля шихтопогрузочная машина перевозится транспортером 13 в следующий отсек. Работа организована таким Образом, что во время разгрузки подготовленного штабеля в двух других отсеках идет укладка новых штабелей и уточнение их состава.
В 1954 Г. была исследована эффективность усреднения шихты в штабеле. На рис. 6 дано изменение содержания состава шихты по длине штабеля, по данным И.И. Кершанского, а в табл. 3 приведена рассчитанная по этим данным частота отклонений от среднего содержания; состав шихты в торцах штабеля был более неоднороден.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

При плавке агломерата, приготовленного из обследованных штабелей, были получены шлаки, состав которых по основным компонентам имел отклонения от среднегосодержания в пределах ±1,5/2% (абс.), т. е. происходило значительное усреднение.
В табл. 3 приведена частота отклонения от среднего содержания компонентов шлака по более поздним данным за 1956 г.. также подтверждающая большую степень усреднения. Выравнивание состава шлака связано не только с усреднением первичной шихты в штабелях, но и с дополнительным усреднением за счет добавки к первичной шихте 100—150% возврата из бункеров; при этом колебания состава шлака, как видно из табл. 3, составляли 2.9—5.2% (отн.).
Дальнейшее улучшение качества усреднения шихты в штабеле может быть достигнуто ликвидацией неравномерности подачи компонентов шихты в штабель, стабилизацией состава концентратов на обогатительных фабриках и устранением сегрегации флюсов и возврата путем упорядочения операций измельчения и классификации.
В 1953 г. введена в эксплуатацию новая система подготовки шихты для агломерации на свинцовоплавильном заводе «Бункер Хилл» в Келлоге (США), включающая четыре передела: дробление, дозировку, штабелирование и окатывание шихты.
Дробильное отделение выдает флюсы, шлак, возврат с агломерационных машин и другие материалы не крупнее 6 мм; по мере надобности мелкие классы в этом же отделении подсушиваются.
На рис. 7 приведена схема отделений дозировки и штабелирования шихты. Дробленые материалы поступают по транспортеру 1 в 11 отсеков 2; концентраты и другие мелкие материалы направляются в 8 отсеков 3. емкостью 200 м3, каждый. Для усреднения состава материала в отсеках заполнение их производится загрузочными тележками 4, которые автоматически ходят вперед и назад вдоль заполняемого отсека.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

Среднюю часть здания отделения дозирования занимают 19 небольших дозировочных бункеров 5 емкостью по 28,3 м3. Заполнение бункеров производится грейферным краном 6. который берет материалы из отсеков и высыпает их в бункера через решетки. Компоненты шихты подаются из бункеров широкими пластинчатыми питателями на сборный транспортер. Галерея с питателями снабжена установкой для кондиционирования воздуха. Дозирование компонентов шихты производится вручную. Составленная шихта проходит магнитный сепаратор 7, молотковую дробилку 8. служащую для разбивания уплотнившихся кусков и для перемешивания компонентов, взвешивается, автоматически опробуется и поступает на штабелирование. Отделение дозирования работает одну смену в сутки и выдает 1360 т шихты.
Дозирование компонентов, по-видимому, не дает достаточно хорошего усреднения, так как перемешанную шихту направляют на дополнительное усреднение в штабелях. Как видно из рис. 7. работа ведется с четырьмя штабелями 9, из которых одни находится на формировании, другой — на погрузке, а два промежуточных — на корректировке состава. Штабели невелики, каждый из них вмещает всего 870 т шихты, и все вместе они обслуживают завод, имея, по расчету, всего лишь двухсуточный запас шихты.
Погрузка материалов из штабелей производится одним реклаймером 10, который двигается по эллипсу и обслуживает по очереди все штабеля. Реклаймер продвигается вперед автоматически; он сблокирован с бункером отделения окатывания так, что останавливается при наполнении бункера.
Комбинированная система усреднения на заводе «Бункер Хилл» устраняет ряд недостатков, обнаруженных при непосредственном штабелировании, и позволяет ограничиваться меньшим количеством материалов, закладываемых в штабеля, что удешевляет операцию усреднения.
Стремление уменьшить большие запасы материалов на заводах с целью удешевить систему усреднения приводило в прошлые годы к многочисленным попыткам отказа от штабелирования и создания сравнительно небольших бункерных складов. Так, например, на Чимкентском свинцовом заводе первоначально был сооружен склад концентратов и флюсов, состоящий из длинных железобетонных бункеров, в которых материалы хранились до получения анализов проб, отобранных при заполнении. Выпуск материала из бункера осуществлялся через щель, расположенную вдоль всей нижней части бункера, с помощью специальной тележки Концентраты и флюсы направлялись со склада в шихтарник, состоявший из небольших бункеров емкостью около 60 каждый. Бункера шихтарника имели дозирующие устройства, с помощью которых все компоненты выдавались па общий транспортер,. подававший шихту в агломерационное отделение.
Малый вес материалов, хранящихся в бункерах шихтарника, большое количество компонентов шихты и плохая транспортабельность концентратов требовали непрерывного напряженного наблюдения металлургов за дозированием. Несмотря на это усреднение шихты все же получалось недостаточным. Для улучшения усреднения и обеспечения более ровной работы на заводе в дальнейшем был выстроен склад концентратов с большими отсеками, а бывший склад концентратов и флюсов стал использоваться как промежуточный между новым складом и агломерационной фабрикой. Кроме того, дозирование компонентов шихты в шихтарнике было автоматизировано.
Примеры схем усреднения и шихтовки руд и концентратов

Принципиальная схема автоматической дозировки из одного бункера шихтарника приведена на рис. 8. Сущность ее заключается в том, что между пластинчатым питателем 1 и сборным транспортером 5 встроен весовой дозатор 4, который взвешивает проходящий материал и служит датчиком для изодромного регулятора 6, управляющего посредством исполнительного механизма 3 регулирующей заслонкой бункера 2.
Система автоматики позволяет выдерживать заданный расход компонента и одновременно регистрирует вес каждого из них. При отсутствии материала в одном из бункеров или в случае зависания концентрата в бункере происходит автоматическое выключение всех питателей.
По данным А.И. Бурова, автоматизация шихтарника в несколько раз уменьшила колебания веса подаваемых материалов; точность дозирования в настоящее время характеризуется для концентратов отклонениями от заданного максимального веса до ±4,5%, для флюсов — до ±2%. Достигаемый эффект усреднения еще не установлен.
Вопросам усреднения руд, концентратов и шихт в прошлом уделялось недостаточно внимания. Лишь в последние годы сооружаются крупные усреднительные склады и собираются экспериментальные материалы об их эффективности. Данные о стоимости различных систем усреднения и о технологическом эффекте, который достигается при металлургической переработке хорошо усредненного сырья, позволят в дальнейшем обоснованно выбирать наиболее экономически выгодные способы усреднения и подготовки руд. Главными экономическими факторами, которые будут играть решающую роль, по-видимому, явятся капитальные затраты на сооружение складов и оборотные средства (стоимость большого количества сырья, хранящегося в складе), с одной стороны, и экономия сырья, флюсов и топлива в последующих переделах, с другой. Кроме того, необходимо будет при таких расчетах учитывать улучшение условий труда, возможности автоматизации процессов, возникающие при переработке однородного сырья, и повышение производительности агрегатов.