Общие положения

Область применения сортировщиков серии МКС в значительной мере предопределена историческим статусом города Кривого Рога, в котором дислоцирована группа компаний Гамаюн, которые и являются разработчиками технологий и производителями оборудования.

В г. Кривом Роге были расположены: крупнейший в «бывшем СССР» металлургический комбинат Криворожсталь , а также 5 крупных горно-обогатительных комбинатов, которые обеспечивали потребности СССР в железной руде в размере более 50%. Разумеется, что в городе был сконцентрирован и научно-технический потенциал по разработке инновационных технологий в черной металлургии. В связи с изложенным, сортировщики МКС ориентированы на потребности рынка сырья черной металлургии. А в достаточно узком сегменте рынка (металлургические шлаки и руды: Fe, Mn, Cr, Ni) — компания ООО «НПП «Промтехнологии» претендует на мировое лидерство.

Сортировка металлургических шлаков

С точки зрения технической реализации это достаточно простая задача, поскольку сортировке подлежит бинарная среда: электропроводная металлическая и диэлектрическая минеральная. Проблема разделения металлосодержащей и минеральной составляющей шлаков — является ключевой в вопросе рециклинга и эффективной переработки металлургических шлаков.

Немагнитный металл, который не извлекается с помощью традиционных технологий, в масштабах предприятия перерастает в многомиллионные финансовые потери. При этом, наличие металла в шлаках сужает их область применения в качестве строительных материалов. В Табл.3. приведены результаты работы МКС по извлечению металлической составляющей из различных металлургических шлаков.

АКТы технологических испытаний доступны по следующим ссылкам:

 (FeTi) КЗФ.pdf    (FeCr) СЗФ.pdf    (Al) СЕАЛ и К.pdf    (Al) СЗВЦМ.pdf  (Cr) КОФ.pdf  (FeTi) Уралредмет.pdf

С видеоматериалами работы МКС на металлургических шлаках, возможно ознакомится здесь.

Сортировка руд черной металлургии

По сравнению с металлургическими шлаками, эта задача на порядок сложнее, так как отдельные куски руды содержат комбинации различных минералов, зачастую близких по свойствам.

В этой связи необходимо применять в МКС более сложные сенсорные устройства. Также возникает необходимость применения более сложных программных продуктов ориентированных на обработку большего количества информационных потоков.

Сущность применения МКС поясним на конкретных типичных проблемах  и вариантах их решения:

Сортировка железных руд «Fe»

Исходная ситуация. Существует компания «Х», которая ориентирована на производство железной руды в формате проекта  DSO (Direct Shiping Ore).  Разрабатываемое месторождение содержит ресурсы : богатого (Б) >55% , среднего (С) 50…55% и низкого (Н) <50%  уровней железа.

Проблема. Возникает необходимость обогащения ресурса(С) до кондиций уровня(Б). Такая необходимость может быть обусловлена факторами:

• неблагоприятная  конъюнктура цен на низкосортную железную руду;

• высокий удельный вес ресурса (С) по отношению ( С + Б );

• вынужденная эффективная переработка (С) с целью достижения (Б), расположенного на более глубоком горизонте залегания рудного тела;

• большие остаточные запасы (С) после полного извлечения (Б) при сохранившейся технологической инфраструктуре (дробильно-сортировочный комплекс, сооружения, дороги, коммуникации, …).

Магнитные методы для данной руды неэффективны. Применение гравитационных методов также затруднено из-за низкой контрастности кусков полезного сырья и пустой породы. И, кроме того, существуют лимиты по электропотреблению.

Решение проблемы. Выходом из положения может быть применение сухого метода высокоскоростной сепарации на базе оборудования МКС на фракциях руды +40….-100 мм. Целью применения технологии является сброс в хвосты только отдельных кусков сырья с высоким содержанием пустой породы. Производительность единицы МКС на крупности до 100 мм может достигать 130 тонн/час при потреблении электроэнергии 0,2 кВатт/тонну. Мобильное исполнение МКС позволяет гибко интегрировать оборудование в технологический процесс.

Рис.3

Рис.4

Таблица 4. Получение товарной руды с содержанием Fe=56 % на примере сортировки гетит-гематит-мартитовой железной руды Шахтоуправления «АрселорМиттал Кривой Рог».

Таблица 5. Получение товарной руды с содержанием Fe=56 % на примере сортировки гетит-мартитовой железной руды шахты «Сухая Балка», Евразхолдинг.

АКТы технологических испытаний доступны по следующим ссылкам:

«Сухая Балка».pdf   «АМ Кривой Рог».pdf   

Рис. 6

Рис. 7

Таблица 6. Получение товарной руды с содержанием Mn=44 % из исходной руды  Mn~15 %

Таблица 7. Получение товарной руды с содержанием Mn=44 % из исходной руды  Mn~25 %

Исходная ситуация. Существует компания «Х», которая разрабатывает месторождение марганцевой руды с параметрами по основным элементам: Mn=30%;  Fe=10–20%;    SiO₂=20-25%.

Примеры железомарганцевых месторождений такого рода обозначены на Рис. 8.

Проблема. Собственно проблема состоит в получении товарной руды с соотношением Mn:Fe=6:1, при этом содержание Mn=35%. Применение простых процессов (дробление, грохочение, магнитная сепарация, отсадка, …) не позволяет получать  марганцевые продукты требуемого качества.

Решение проблемы. Выходом из положения может быть применение сухого метода высокоскоростной сепарации на базе оборудования МКС на фракциях руды +20….-80 мм. Целью применения технологии является сброс в хвосты только отдельных кусков сырья с высоким содержанием «Fe» до получения соотношения  Mn:Fe=6:1, при контроле уровня  Mn 35%.

Производительность единицы МКС на крупности до  80 мм может достигать 90 тонн/час при электропотреблении 0,3 кВатт/тонну  исходного сырья. Рис. 9  иллюстрирует параметры  сортировки из исходной руды Mn=30%  (Fe~10 %, Fe~20 %);

Ожидаемые результаты. Результаты сортировки представлены на Рис. 9 и в Табл. 8.

Таблица 8. Получение товарной руды с соотношением Mn : Fe = 6 : 1,  Mn  ≥ 35 %

Рис.8

Рис.9

Исходная ситуация. Существует компания «Х», которая разрабатывает отвал отходов производства, образованный после гидроотсадки.  Руда в отвале содержит Mn=7–9 %;  Fe=20–35 %;  SiO₂=25-40 %. Минерализация соответствует Рис.8.

Проблема. Проблема экологическая и её решение связанно с  рекультивацией при  максимальном извлечении полезного компонента – марганца  на товарном уровне Mn~35%. Разумеется, что простые процессы в принципе не могут решить эту проблему.

Решение проблемы. Выходом из положения может быть применение сухого метода высокоскоростной сепарации на базе оборудования МКС на фракциях руды +20….-80 мм.  Целью применения технологии является выделение  только отдельных кусков сырья с высоким содержанием    « Mn» до получения  товарной руды с уровнем  Mn ≥ 35%.Производительность единицы МКС на крупности до  80 мм может достигать 100 тонн/час при электропотреблении 0,3 кВатт/тонну  исходного сырья.

Ожидаемые результаты. Результаты сортировки представлены на Рис. 10 и Табл. 9.

Таблица 9. Получение товарной руды (Mn ≥35 %)  из техногенных отходов.

Рис.10

Исходная ситуация. Компания «Х» производит добычу хромитовой руды в Кобине, Западная Австралия. В качестве простого процесса обогащения используется  гидроотсадка. В результате образуется обогащенная хромовая руда с параметрами основных элементов: Cr₂O₃ =42,6%, Cr:Fe= 1.47.

Проблема. В соответствии с требованиями рынка существует необходимость повышения параметра «Cr:Fe» до уровня 1,8 — 1,9 без снижения качества Cr₂O₃.

Решение проблемы. Сама идея решения представляется простой: необходимо сбросить в хвосты пустые породы, связанные с железом. Для реализации идеи условно разделим хромовую руду на 3 группы (богатая, средняя, бедная), выполним минералогический анализ и приведем его в Табл. 10.

Таблица 10. Минералогический состав хромовой руды.

Метод электронной кусковой сортировки дает возможность независимо регулировать долю каждой группы (богатая, средняя, бедная) в общей массе руды. Но, даже с использованием такого метода с высокой разрешающей способностью решение проблемы не может быть простым по причинам:

• полезный минерал хромит в своей химической формуле уже содержит элемент «Fe»;

• из 5 составляющих вмещающей породы 3 минерала (Пироксен, Оливин, Магнетит) содержат элемент «Fe». Но их сумма не является определяющей. Доминирующим минералом является Серпентин, который, к сожалению, не содержит «Fe». При этом, его доля в суммарном объёме вмещающей породы составляет: для богатой руды – 49,6% , для средней – 56,7%, для бедной – 62,6%.

Таким образом,  решение данной проблемы представляет собой оптимизационную задачу.

Ожидаемые результаты. Результаты сортировки при сбросе в хвосты до 30% общей массы проиллюстрированы графиками: на Рис.11 – обогащенная руда; на Рис.12 – хвосты.

Рис.11

Рис.12

Решение оптимальной задачи (+1,7% «Cr₂O₃»;  +0,09% «Cr:Fe») предложено в Табл. 11 при сбросе в хвосты 16,1% общей массы.

Таблица 11. Результаты сортировки хромовой руды.

Данное решение является техническим, но не коммерческим. В этом конкретном примере мы не уверены в целесообразности внедрения МКС  из-за неблагоприятных особенностей вмещающих пород (см. Табл.10). Существует ряд других месторождений, где сортировка хромитовых руд будет гораздо эффективнее.

Примеры решения проблем, приведенные в данном разделе, изложены в порядке возрастания сложности задач в последовательности: Fe → Mn  →  Cr  → Ni. То есть при решении проблем по позиции «Ni» имеют место все предыдущие проблемы  плюс дополнительные. Особенностью никелевых руд является факт, что спутником «Ni» всегда является «Fe», который является источником дополнительных проблем:

• процентное содержание «Fe» в руде  значительно больше, чем «Ni»;

• оба элемента являются ферромагнетиками, причем «Fe» более сильным.