Самосий Д. А., инженер в области обогащения минерального сырья, представитель НПК «Спирит»
Хвосты обогащения являются неизбежным побочным продуктом производственной деятельности предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых. Невозможно точно оценить количество хвостов, скопившихся за все время. По самым скромным оценкам, мировой объем всех хвостов исчисляется миллиардами тонн.
Продолжающееся накопление хвостов представляет собой серьезную экологическую проблему, поскольку они занимают огромные площади земли и, как правило, содержат тяжелые металлы и опасные вещества, которые в случае утечки могут нанести вред окружающей среде. При этом в хвостохранилищах содержится значительное количество разнообразных ценных компонентов, не извлеченных в процессе обогащения руды.
Вовлечение хвостов в повторную переработку позволяет доизвлечь ценные компоненты, повысив прибыль и общую эффективность добычи полезных ископаемых. Повторная отработка является важным процессом для снижения негативного воздействия на окружающую среду, сокращения занимаемых площадей и высвобождения земли под другие нужды, попутного извлечения тяжелых металлов и дезактивации опасных химических веществ.
Повторная переработка хвостов требует наличия технологий, позволяющих обеспечить высокую рентабельность и производительность этого процесса, достаточный уровень извлечения, простоту аппаратурного оформления, минимальное или полное отсутствие строительных работ и низкие эксплуатационные затраты.
Наиболее подходящим процессом, с точки зрения максимального соответствия всем этим требованиям, бесспорно, является процесс обогащения на винтовых сепараторах.
• Производительность. Производительность винтовых сепараторов зависит от многих факторов, таких как: тип минерального сырья, гранулометрический состав, форма спирали, ее размер, скорость подачи и т. д. Невозможно указать единое точное значение производительности, поскольку оно может сильно различаться в зависимости от случая и условий применения винтовой сепарации. Между тем в целом винтовые сепараторы достаточно производительны и могут обрабатывать большие объемы материала.
• Показатели извлечения. Несмотря на то что извлечение на винтовых сепараторах зависит от размера, формы и соотношения различных минералов, скорости подачи материала, условий эксплуатации и т. д., для большинства минералов промышленно значимых элементов показатель извлечения находится на высоком уровне, в том числе более 90 %.
• Эксплуатационные расходы. Винтовые сепараторы — один из немногих типов оборудования, в которых нет движущихся механизмов, или электроприводов. Изготовленные из легких, но прочных и устойчивых к истиранию материалов, они требуют минимального технического обслуживания и ремонта. Винтовые сепараторы относятся к оборудованию с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами.
• Экологичность. Работа винтовых сепараторов основана на экологически чистом процессе гравитационного разделения по плотности, что означает отсутствие какого-либо негативного влияния на окружающую среду. Это один из главных моментов, позволяющих сделать выбор в пользу винтовых сепараторов для переработки хвостов, где сокращение опасных отходов и минимизация воздействия на окружающую среду является главным приоритетом.
• Простота эксплуатации. Имея простую конструкцию, совсем не требующую электричества и каких-либо систем управления, винтовые сепараторы могут обслуживаться персоналом без специальной квалификации и знаний. Равномерная подача материала и отсутствие заиленных участков на желобе — вот все, что нужно контролировать оператору винтовой сепарации.
В целом винтовая сепарация — это экономичное и экологически безопасное решение для переработки хвостохранилищ, эфельных и золошлаковых отвалов, а также гидроотвалов угольных шламов, которое обеспечивает сокращение количества опасных отходов, повышает коэффициент извлечения ценных компонентов и способствует устойчивому развитию предприятий горно-обогатительной отрасли, на которых оно применяется.
В России давно существуют примеры успешного применения винтовой сепарации для переработки хвостов и всевозможных отвалов.
• Техногенное месторождение Бом-Горхон. Вольфрамитовое месторождение Бом-Горхон состоит из основных минералов: кварц, микроклин, мусковит, пирит и генерит — и вторичных: флюорит, мелкозернистый мусковит, биотит, альбит, эпидот, молибденит, сфалерит, висмутит и козалит. Переработка руды месторождения ведется по флотационно-гравитационной схеме с получением вольфрамитового и сульфидного концентратов. Хвосты обогащения, накопленные за время отработки, образуют техногенное месторождение, включающее сотни тысяч тонн материала с содержанием WO3 0,1–0,35 %. Сегодня переработка этого техногенного месторождения осуществляется на обогатительной установке винтовой сепарации производства НПК «СПИРИТ» и позволяет получать товарный гравитационный концентрат с качеством 50 % WO3 в количестве до 650 т в месяц.
• Хвостохранилище ЗИФ рудника Джульетта. Золотоизвлекательная фабрика (ЗИФ) на золотосеребряном месторождении Джульетта ежегодно перерабатывает более 160 тыс. т руды по технологии флотационного обогащения с последующим цианированием получаемых флотоконцентратов. В результате многолетней работы фабрики в хвостохранилище уложено свыше 2,5 млн т флотационных хвостов со средним содержанием золота 1–1,2 г/т и серебра 40 г/т. С целью доизвлечения золота и серебра из лежалых хвостов ЗИФ в 2020 году СП ЗАО «Омсукчанская ГГК», владелец и оператор данного месторождения, совместно с НПК «СПИРИТ» ввела в эксплуатацию сезонную установку гравитационного обогащения производительностью 30 т/ч. Основу технологии извлечения золота и серебра хвостохранилища ЗИФ рудника Джульетта составляют винтовые шлюзы диаметром 1 000 мм. Ежемесячно установка доизвлекает из хвостов более 30 кг золота и 80 кг серебра в виде гравитационного концентрата, перерабатываемого на мощностях ЗИФ в цехе цианирования флотоконцентратов.
• Эфеля шлюзовых приборов артели «Анжу». Эфеля приборов шлюзового обогащения золотосодержащих песков месторождения Мокрундя отличаются высоким содержанием тяжелой фракции (с удельной плотностью минералов более 4,0 т/м3), состоящей преимущественно из магнетита, рассредоточенного по всем классам крупности, а также циркона и касситерита с преобладающей крупностью менее 0,25 мм. Несмотря на повышенное содержание тяжелой фракции, являющейся усложняющим фактором в процессах гравитационного обогащения, использование обогатительного винтового модуля (ОВМ-45) для повторного обогащения эфелей шлюзовых приборов позволяет поднять извлечение золота на 10–25 %, в зависимости от технологических свойств промываемых песков. Средняя крупность золота, извлекаемого винтовыми сепараторами, составляет 0,13 мм и имеет в основном пластинчатую, уплощенную форму, в то время как золото, извлекаемое шлюзом, — комковатое и таблитчатой формы со средней крупностью 0,32 мм.
• Шламохранилище № 2 ПАО «ММК». Шламохранилище № 2 Магнитогорского металлургического комбината входит в состав шламового хозяйства цеха рудообогатительных фабрик (РОФ) горно-обогатительного производства и представляет собой емкость, образованную плотиной и ограждающей дамбой в русле и пойме р. Сухая Речка. Предназначение данного шламохранилища — складирование мокрых отходов производства: хвостов обогащения железных руд, поступающих от цеха РОФ, шламов сероулавливающих установок от агломерационного цеха и шламов газоочисток от электросталеплавильного цеха. Со времени ввода в эксплуатацию в 1951 году оно накопило более 14 млн т железосодержащих шламов со средним содержанием железа 28–29 %. В 2018 году на сырьевой базе этого шламохранилища была запущена обогатительная установка, позволяющая получать порядка 530 тыс. т железорудного концентрата в год с содержанием железа не менее 58 % по самой простой технологической схеме, включающей две стадии магнитной сепарации и обогащение на винтовых шлюзах. Запуск новой обогатительной установки по переработке шламов на Магнитогорском металлургическом комбинате позволил не только получить доступ к дополнительному сырью для производства агломерата с низкой себестоимостью, но и снизить экологическую нагрузку на город Магнитогорск, в черте которого располагается это шламохранилище.
• Золошлаковые отвалы ТЭЦ. После сжигания угля в котлах ТЭЦ остаются зола и шлак, они поступают с котельного цеха станции в специальные хранилища — золошлаковые отвалы. Несмотря на то что это отходы, в них содержатся различные ценные компоненты в количествах, представляющих интерес как для промышленности, так и для сельского хозяйства. Специалистами НПК «СПИРИТ» внедрены две установки по переработке этого ценного сырья на Ангарской ТЭЦ № 9 и на Северской ТЭЦ. Применение винтовой сепарации в технологическом процессе переработки золошлаковых отходов позволяет получать шлаковый песок, железный концентрат, недожог угля, минеральные добавки.
• Угольные гидроотвалы. В январе 2023 года в новостях горно-обогатительной отрасли прошла информация о разработке проектной документации обогатительной установки, включающей в свой состав модуль винтовой сепарации для переработки угольных шламохранилищ Касьяновской обогатительной фабрики. Результатом переработки гидроотвалов станет выпуск дополнительной продукции на ООО «Разрез «Черемховуголь» в виде угольного концентрата марки ДСШ и железосодержащего концентрата с содержанием железа 64 %.
Приведенные примеры показывают, что винтовая сепарация является одним из основных высокоэффективных и надежных решений в процессах извлечения ценных компонентов из различного рода хвостов и отходов производства. Учитывая, что в России сегодня в повторную переработку идет менее 10 % минеральных отходов, то перспектива использования винтовой сепарации в переработке этих продуктов является многообещающим технологическим решением, предлагающим как технологические, так экономические и экологические преимущества, что делает ее важным аспектом устойчивого развития предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
ООО НПК «Спирит»
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, к. 2
Тел/факс +7 (3952) 767-540
E-mail: spirit@irk.ru
www.spirit.irk.ru