Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современного состояния технологии измельчения и обогащения магнетитовых руд и постановка задач исследования 10
1.1 Типовая схема измельчения и обогащения магнетитовых руд и пути повышения технико-экономических показателей производства железного концентрата 10
1.2 Повышение технико-экономических показателей обогащения за счёт использования различного измельчительного и классифицирующего оборудования 13
1.3 Повышение технико-экономических показателей обогащения за счёт использования различного обогатительного оборудования 18
1.4 Теоретическая база моделирования и оптимизации циклов измельчения 27
1.5 Постановка задач исследований 38
2 Кинетика измельчения титаномагнетитовой руды гусевогорского месторождения. характеристики продуктов и аппаратов циклов измельчения 41
2.1 Анализ характеристик продуктов замкнутых циклов измельчения магнетитовых руд 41
2.2 Экспериментальное определение кинетики измельчения промпродукта ММС-I обогатительной фабрики Качканарского ГОКа и перераспределения
2.3 Показатели работы мельницы и сепарационные характеристики разделительных аппаратов замкнутого цикла измельчения 53
2.4 Выводы 76
3 Математическая модель процесса измельчения в замкнутом цикле 78
3.1 Модель продолжительности пребывания материала в промышленной мельнице, работающей в каскадном режиме, с центральной разгрузкой заданного типоразмера 79
3.2 Модель соотношений параметров работы промышленной и лабораторной
3.3 Модель кинетики измельчения материала в лабораторной мельнице 94
3.3.1 Получение экспериментальной кинетики измельчения классов крупности для различных гранулометрических составов исходного материала
3.3.2 Математическое описание экспериментальных кривых кинетики измельчения классов крупности в лабораторной мельнице для различных гранулометрических составов 100
3.3.3 Математическое исследование полученных уравнений кинетики измельчения классов крупности в лабораторной мельнице
3.4 Математическое моделирование гранулометрического состава слива промышленной мельницы 109
3.5 Алгоритм моделирования замкнутого цикла измельчения второй стадии ОФ Качканарского ГОКа 115
3.6 Проверка соответствия модели реальному процессу измельчения в замкнутом цикле 120
3.7 Выводы 122
4 Исследование процесса измельчения титаномагнетитовой руды и выбор путей повышения технологических показателей замкнутого цикла 124
4.1 Критерии оценки работы замкнутых циклов второй стадии измельчения ОФ Качканарского ГОКа 124
4.2 Исследование замкнутого цикла II стадии измельчения ОФ Качканарского ГОКа 126
4.3 Выбор оборудования и оптимизация цикла измельчения второй стадии ОФ Качканарского ГОКа секций № 1-15 с целью достижения проектных показателей измельчения при большей производительности питания
4.3.1 Применение мельницы большего типоразмера 133
4.3.2 Применение насосного оборудования с большей объёмной производительностью 134
4.4 Моделирование двухстадиальных схем для секций № 1-15 ОФ
Качканарского ГОКа с целью получения конечного концентрата 137
4.4.1 Моделирование показателей измельчения схемы № 1 141
4.4.2 Моделирование показателей измельчения схемы № 2 143
4.4.3 Моделирование показателей измельчения схемы № 3 146
4.4.4 Сравнение показателей работы замкнутых циклов схем № 1, 2 и 3 149
4.5 Выводы 150
Список литературы
- Повышение технико-экономических показателей обогащения за счёт использования различного измельчительного и классифицирующего оборудования
- Показатели работы мельницы и сепарационные характеристики разделительных аппаратов замкнутого цикла измельчения
- Получение экспериментальной кинетики измельчения классов крупности для различных гранулометрических составов исходного материала
- Выбор оборудования и оптимизация цикла измельчения второй стадии ОФ Качканарского ГОКа секций № 1-15 с целью достижения проектных показателей измельчения при большей производительности питания
Повышение технико-экономических показателей обогащения за счёт использования различного измельчительного и классифицирующего оборудования
Поэтому для расчёта гранулометрического состава слива мельницы необходимо найти значения двух величин: функции отбора материала и функции разрушения.
Функция отбора характеризует долю частиц одного класса крупности, которая будет разрушена; функция разрушения показывает распределение по крупности вновь образовавшихся классов крупности материала после однократного акта разрушения. Эти функции были предложены Эпстайном в 1948 г. [47]. Предложенный принцип получил известность как метод матричных и кинетических исследований. Этот принцип получил свое применения в современных программных пакетах расчёта операций рудоподготовки, такие как JKSimMet, Usim РАС, Modsim и т.д. [4, 5, 49]. Приведённые уравнения легли в основу работ Тихонова, Остина, Кел-салла, Бродбента, Каллкотта и др. [2, 47, 133].
По методике преобразование гранулометрического состава в процессе измельчения описывается уравнениями [98] fi- -Pi+Т.Bij -Pi-Pi=0; Pi=DrSi; D = D "4 U (1.1, 1.2, 1.3) Di j=\ Di d l где Bij - функция разрушения i-го класса крупности в j-ый продукт; Ri - скорость разрушения; D - функция разгрузки; D - нормализованная функция разгрузки; di - скорость разгрузки фракции i-ой крупности; Di - скорость разгрузки i-го класса крупности; d - внутренний диаметр мельницы; fi – массовая доля i-го класса крупности в питании мельницы; l - внутренняя длина мельницы; Pi - массовая доля i-го класса крупности в сливе мельницы; Si - массовая доля i-го класса крупности материала внутри мельницы (неизвестна); - объёмная производительность питания мельницы.
При этом гранулометрический состав материала в мельнице (Si) неизвестен. Отношение RID невозможно разделить на отдельные составляющие R и D. Функция RID описывается полиномами третьей степени на нескольких участках. Число описываемых участков (обычно от 2 до 4) определяется подбором. Определение значения отношения RID для проектируемой мельницы определяется на основании данных промышленного опробования и параметров работы промышленной эталонной мельницы [132] где RJDэ - отношение функций R и D для эталонной промышленной мельницы; кх коэффициент соотношения диаметров проектируемой Dп и эталонной Dэ мельниц; к2 - коэффициент соотношения объёмных заполнений мелющей среды в проектируемой и эталонной мельницах; п и э - объёмные доли шаровой загрузки в барабанах проектируемой и эталонной мельниц, доли ед.; к3 - коэффициент соотношения относительных скоростей вращения (относительно критической скорости вращения мельницы) проектируемой п и эталонной э мельниц, (55 % п, э 78 %); к4 - коэффициент соотношения индексов чистой работы проектируемой Wп и эталонной Жэ мельниц; къ - коэффициент соотношения максимальных диаметров шаров мелющих сред в проектируемой dп и эталонной dэ мельницах. В зависимости от преобладания вида разрушения частиц в мельнице (разрушение ударом или истиранием) коэффициент къ может быть равен к$ и ksl соответственно. Связь между крупностью частиц хт и максимальным диаметром шара dп описывается при помощи коэффициента к, определяемого по графику скорости разрушения исследуемого и эталонного материалов. Для этого рассчитываются хт для материалов, измельчающихся в проектируемой и эталонной мельницах. Если крупность материала, питающего проектируемую мельницу, превышает наибольшее значение рассчитанных хт, то къ равен ksl. Если крупность материала, питающего проектируемую мельницу, ниже наименьшего значения рассчитанных хт, то къ равен Ы [132].
Описываемый метод имеет следующие допущения, связанные с крупностью шаров и скоростью разрушения частиц [132].
1. Размер шара связан со значением функции RID, которая имеет точку максимума. Если у подобранной функции RID не окажется точек максимума, то увеличение диаметра шара проектируемой мельницы будет давать завышенную тонину помола мельницы. 2. Модель предполагает постоянную функцию разрушения для всех классов крупности. Это противоречит экспериментальным данным, где скорость разрушения возрастает с уменьшением крупности до некоторого предела, а затем снижается [132].
Этот метод использован в модели измельчения в барабанной шаровой мельнице в работе [3]. Продолжительность пребывания частиц различных классов крупности (ґ) в мельнице неодинакова, и эти различия по продолжительности учитываются при помощи специальной функции распределения продолжительности пребывания. Для учёта различных продолжительностей пребывания частиц в барабане мельницы процесс измельчения представляется в виде каскада трёх смесителей (А, В, С) tA=0,15t; ів=0,15ґ; fc=0,70, (1.5, 1.6, 1.7) где ҐА, tB и tc- продолжительности пребывания частиц в смесителях А, В и С соответственно; t - общая продолжительность пребывания частиц в мельнице.
В модели мельницы, указанной в работах [50, 51, 52], столкновение мелющих тел и измельчаемых материалов во вращающихся мельницах уподоблено кинетике соударений для бимолекулярных реакций с выражением скорости реагирования () веществ А и Б через взаимодействующие зерна руды и шары где Z - частота соударений; Рст - стерический (пространственный) фактор; Ракт -активационный фактор; Рнз долевое объемное содержание неразрушенных (вступающих в контакт с шарами) зерен какой-либо фракции; Рш - долевая по объему концентрация шаров, вместе выражающих концентрационный фактор.
Такое уподобление основано на том, что уравнение скорости в математическом отношении представляет собой универсальную формулу для вероятности сложных последовательных и одновременных событий: совместного присутствия в этом элементе объема двух веществ (А и Б или зерна и шара), что отражается произведением РнзРш; попадания шара в зерно с учетом их различного размера и образования «мертвых зон» (стерический фактор); разрушения зерна при попада 33 нии в него шара (активационный фактор). Эти события происходят с частотой, задаваемой вращением мельницы в «водопадном» режиме. С помощью разработанных математических моделей возможен прямой расчет фракционного состава материала на основе заданных параметров для мелющих и измельчаемых тел, а также характеристик мельниц. Модель по своей структуре удобна для программирования и дальнейшей адаптации к более сложным вариантам практической реализации измельчения путем вариации параметров.
Показатели работы мельницы и сепарационные характеристики разделительных аппаратов замкнутого цикла измельчения
Зависимости, приведённые на рисунках 2.9-2.11, показывают, что с увеличением массовой доли твёрдого с 30 до 60 % в питании классификации происходит снижение извлечения мелких и увеличение извлечения крупных частиц в слив. При увеличении производительности также происходит нарушение сепарационной способности гидроциклона. С увеличением производительности с 200 до 400 т/ч при тв=48 %: извлечение в слив классов -0,071+0 и -0,14+0,071 мм (средние крупности 0,0355 и 0,1055 мм) снижается с 0,6205 до 0,5428 и с 0,2392 до 0,2124 долей ед. соответственно; извлечение в слив класса -0,28+0,14 мм (средняя крупность 0,21 мм) увеличивается с 0,0552 до 0,0608 долей ед.
Рассчитанные зависимости выхода песков от массовой доли твёрдого в питании имеют экстремальный характер (см. рисунок 2.12): в начале происходит возрастание функции, а потом её снижение. Массовая доля класса -71 мкм в сливе гидроциклона снижается с увеличением массовой доли твёрдого (см. рисунок 2.13). Извлечение класса -71 мкм с увеличением массовой доли твёрдого сначала снижается, а потом увеличивается (см. рисунок 2.14). На ОФ Качканарского ГОКа производительность двух гидроциклонов второй стадии измельчения составляет 200-320 т/ч, массовая доля твёрдого в питании классификации 40-50 %, выход песков от операции 70-82 %, массовая доля класса -71 мкм в сливе классификации 57-60 %. По результатам расчёта по формулам (2.2, 2.3, 2.4) при производительно-стях 200 и 320 т/ч функция выхода песков имеет экстремумы в точках 45 и 42 % массовых долей твёрдого при значениях выходов песков 76 и 79 % соответственно. Массовая доля класса -71 мкм 57 % в сливах гидроциклонов получается при массовых долях твёрдого 51 и 47 % и при производительностях 200 и 320 т/ч соответственно. Рассчитанные показатели соответствуют реальному фабричному процессу.
На рисунках 2.15 и 2.16 представлены зависимости массовой доли класса -71 мкм в сливе и выхода слива от массовой доли класса -71 мкм в питании гидроциклонов, полученные с помощью сепарационных характеристик по формуле (2.2), для различных гранулометрических составов при различных массовых долях твёрдого в питании.
Расчётная зависимость выхода сливов двух гидроциклонов ГЦ-710 от массовой доли класса -71 мкм в питании при производительности 200 т/ч и различных значениях массовой доли твёрдого в пита нии По данным расчёта, представленным на рисунках 2.15 и 2.16, показано, что с увеличением массовой доли класса -71 мкм в питании классификации происходят увеличения выходов слива и массовых долей класса -71 мкм в сливе, что соответствует закономерностям классификации в гидроциклоне [111]. С увеличением массовой доли твёрдого происходит: «закрупнение» слива гидроциклона, что выражается в снижении в нём массовой доли класса -71 мкм; снижение выхода слива с последующим его увеличением.
На основании вышеприведённых данных можно сделать следующие выводы.
1. Сепарационные характеристики по крупности для гидроциклонов, рассчитанные по уравнению (2.2), соответствуют классическому виду сепарационных характеристик для классификации в стеснённых условиях и совпадают с экспериментальными сепарационными характеристиками ГЦ-710 ОФ Качканарского ГОКа. Корреляционное отношение экспериментальных и теоретических зависимостей извлечения классов крупности в слив от средней крупности составило 0,99±0,08 долей ед.
2. Расчёт технологических показателей по уравнению (2.2) для гранулометрического состава исходного питания классификации, соответствующего по крупности магнитному продукту второй стадии измельчения ОФ Качканарского ГОКа, показал, что с увеличением массовой доли твёрдого и производительности происходит увеличение крупности слива гидроциклона и его выхода.
3. Технологические показатели классификации, рассчитанные на основе теоретических сепарационных характеристик, соответствуют действующему процессу классификации второй стадии измельчения секций по производству концентрата для агломерации ОФ Качканарского ГОКа. Массовая доля класса -71 мкм 57 % в сливе гидроциклонов получается при массовых долях твёрдого 51 и 47 % и при произво-дительностях двух гидроциклонов 200 и 320 т/ч соответственно. Это говорит о возможности использования уравнения (2.2) для математического описания процесса разделения в гидроциклоне ГЦ-710. Сепарационная характеристика мокрого магнитного сепаратора
Традиционно сепарационная характеристика магнитного сепаратора представляется в виде зависимости извлечения узких фракций в магнитный продукт от удельной магнитной восприимчивости этих фракций. Сепарационная характеристика магнитного сепаратора близка к идеальной по следующим причинам: большое различие по удельной магнитной восприимчивости (от трёх до пяти порядков) между сильномагнитными минералами и их сростками, слабомагнитными (ильменит, амфиболы, пироксены и т.д.) и немагнитными минералами (кварц, пирит, полевой шпат и т.д.) [21]; высокого значения извлекающей силы в рабочей зоне магнитного сепаратора (равнодействующая магнитной, гравитационной, центробежной и гидравлической сил и т.д.) [110].
Магнитные сепараторы производят разделение частиц не только по магнитной восприимчивости, но и по крупности материала. Для сепараторов, работающих на измельченных продуктах, закономерности перераспределения исходных частиц по крупности в процессе разделения достаточно сложны и зависят от многих факторов.
При попадании в рабочую зону магнитного сепаратора с нижней подачей двух частиц с одинаковыми магнитными свойствами (рисунок 2.17, а) крупностью d1 и d2 (d1 d2) на частицы начинают действовать магнитная (Fм) и Архимедова (FА) силы, направленные вверх, и силы тяжести (Fт) и гидравлического сопротивления (Fс), направленные вниз (рисунок 2.17, б).
Для любой магнитной системы характерно резкое снижение напряжённости поля с увеличением расстояния от её поверхности [31]. В случае нахождения частиц на одинаковой глубине ванны сепаратора (h), на частицу с большим размером будет действовать большая магнитная сила по причине более близкого расположения к магнитной системе (h1 h2). По этой причине для сепараторов с нижней подачей материала всегда характерно большее извлечение более крупных частиц при их одинаковых магнитных свойствах.
Получение экспериментальной кинетики измельчения классов крупности для различных гранулометрических составов исходного материала
Для увеличения производительности замкнутого цикла второй стадии измельчения секций первой очереди при заданной крупности слива гидроциклонов 57 % класса -71 мкм при помощи модели рассмотрено два варианта. 1. Использование мельницы большего объёма. 2. Установка насоса с большей производительностью, для снижения массовой доли твёрдого в питании гидроциклонов.
Заданная крупность слива гидроциклонов второй стадии (57 % класса -71 мкм) достигается при производительности цикла 120 т/ч (см. рисунок 4.4). Для увеличения производительности замкнутого цикла второй стадии измельчения ОФ Качканарского ГОКа в качестве примера можно рассмотреть замену существующей мельницы второй стадии измельчения секций первой очереди МШЦ
По результатам расчётов схемы для секций первой (см. рисунки 4.3 и 4.4) и второй очередей (см. рисунки 4.5 и 4.6) для получения массовой доли класса -71 мкм в сливе гидроциклона 57 %, используя мельницу МШЦ 36005500, можно поднять существующую производительность цикла на 25 т/ч (со 120 до 145 т/ч). Применение мельницы большего типоразмера привело к снижению крупности слива мельницы (с 22,65 до 25,19 % класса -71 мкм) и магнитного продукта (с 20,30 до 22,75 % класса -71 мкм). При этом циркулирующая нагрузка снизилась на 15,05 % (со 183,00 до 167,95 %). Из-за возросшей производительности питания классификации на 37,08 т/ч (с 276,76 до 313,84 т/ч) и массовой доли твёрдого в питании классификации на 4,03 % (с 49,96 до 53,99 %) по причине ограничения объёмной производительности насоса (400 м3/ч), питающего гидроциклоны, эффективность классификации по классу -71 мкм снизилась на 2,80 % (с 46,86 до 44,06 %). Удельная производительность мельницы по классу -71 мкм повысилась с 1,05 до 1,09 т/(чм3).
Таким образом, повышение объёма мельницы на 8 м3 (с 40 до 48 м3) позволит увеличить производительность замкнутого цикла измельчения второй стадии на 25 т/ч (со 120 до 145 т/ч) при сохранении крупности слива гидроциклонов второй стадии (57 % класса -71 мкм).
Применение насосного оборудования с большей объёмной производительностью
Использование более производительного насосного оборудования, питающего гидроциклоны, как одного из вариантов увеличения производительности, обусловлено тем, что при заданной предельной объёмной производительности насоса любое увеличение производительности питания по твёрдому будет способствовать сокращению подаваемой воды в зумпф насоса и, как следствие, повышению массовой доли твёрдого в питании классификации. Повышение массовой доли твёрдого в питании классификации свыше 50 % будет вызывать ухудшение всех показателей классификации (см. раздел 2.3). На ОФ Качканарского ГОКа питание второй стадии классификации осуществляется насосом с объёмной производительностью 400 м3/ч.
В качестве примера расчёта выбран насос с объёмной производительностью 600 м3/ч. Результаты расчёта показателей замкнутого цикла второй стадии с насосом производительностью 600 м3/ч представлены на рисунках 4.9 и 4.10.
По данным рисунков 4.9 и 4.10 следует, что по сравнению с технологическими показателями схемы при стандартной производительности насоса (см. рисунки 4.3 и 4.4) увеличение объёмной производительности насоса на 200 м3/ч (с 400 до 600 м3/ч) при стандартной производительности цикла 120 т/ч привело к снижению массовой доли твёрдого в питании гидроциклона на 14,10 % (с 49,96 до 35,86 %). При этом массовая доля класса -71 мкм в сливе гидроциклона увеличилась на 4,42 % (с 57,00 до 61,42 %), эффективность классификации по классу -71 мкм увеличилась на 5,94 % (с 46,86 до 52,80 %). Снижение массовой доли твёрдого в питании классификации вызвало закономерный рост выхода песков гидроциклона (см. рисунки 2.12) и увеличение циркулирующей нагрузки на 14,56 % (со 183,00 до 197,56 %). Объёмная производительность, приходящаяся на один гидроциклон ГЦ-710 выросла на 100 м3/ч (с 200 до 300 м3/ч). Предельные объёмные производительности гидроциклона ГЦ-710, рассчитанные по известной формуле [120], при массовых долях твёрдого 49,96 и 35,86 % (при объёмных производительностях насоса 400 и 600 м3/ч соответственно) составили 337,04 и 328,45 м3/ч.
Моделирование двухстадиальных схем для секций № 1-15 ОФ Качканарского ГОКа с целью получения конечного концентрата
Большинство схем обогащения железных руд, предусматривающих получение магнетитового концентрата, включают три стадии измельчения. Как правило, для раскрытия зёрен рудных и нерудных минералов титаномагнетитовых руд и получения концентрата с массовой долей железа более 60 % крупность измельчённого материала в последней стадии магнитного обогащения должна быть не более 0,15 мм (-80 % класса -71 мкм). При наличии тонких вкраплений минералов конечная крупность может быть снижена до 98 % класса -44 мкм [107]. При этом удельные затраты на измельчение одной тонны руды увеличиваются со снижением крупности материала нелинейно и в последней стадии являются наибольшими.
Так, по данным [105] в зависимости от характеристики руды удельные энергозатраты на грубое-тонкое и сверхтонкое измельчения находятся в диапазоне от 18 до 20 и более 50 кВт ч/т соответственно. В связи с этим, одним из направлений повышения технико-экономических показателей обогащения является переход на двухстадиальную схему измельчения.
Отключение мельницы последней стадии может вызвать увеличение крупности обогащения в последней стадии и снижение массовой доли железа в концентрате. Одним из путей сохранения массовой доли железа в концентрате при одновременном увеличении крупности обогащения материала является применение операции тонкого грохочения (см. раздел 2.3).
Установка гидравлического вибрационного грохота с размерами прямоугольных отверстий сит 0,1-0,15 мм в замкнутом цикле измельчения второй стадии с последующей магнитной сепарацией подрешётного продукта позволяет получить готовый концентрат для агломерации за две стадии измельчения [89, 91]. Это явление объясняется тем, что в грохоте «Derrick», кроме разделения по крупности, происходит разделение материала по плотности, как в гидроциклоне. Но в отличие от гидроциклона, который в первую очередь переводит в готовый продукт (слив) тонкие лёгкие породные частицы, грохот «Derrick» переводит в готовый продукт (под-решётный) тонкие тяжёлые частицы магнетита и его сростки. Грохоты позволяют повысить технологические показатели за счёт снижения степени ошламования материала и разделения материала по «железу» по причине концентрации частиц магнетита и его сростков в мелких классах [85].
Существующая трёхстадиальная схема измельчения ОФ Качканарского ГОКа предусматривает классификацию материала в замкнутом цикле измельчения в гидроциклонах. При этом концентрат для производства агломерата получается при крупности 80 % класса -71 мкм. При этой крупности обогащения массовая доля железа в концентрате составляет 60,8 %. В стандартной схеме слив гидроциклона второй стадии измельчения, обогащённый в операции ММС-III при крупности 57 % класса -71 мкм, позволяет получить промпродукт с массовой долей железа 55 % (приложение 1).
Выбор оборудования и оптимизация цикла измельчения второй стадии ОФ Качканарского ГОКа секций № 1-15 с целью достижения проектных показателей измельчения при большей производительности питания
Эффективность операции классификации (2) имеет экстремум в точке 120 т/ч: до этой производительности функция возрастает с 47,00 до 60,91 %, после этой производительности функция убывает до 42,17 %.
Извлечение класса -71 мкм в слив гидроциклона снижается с 95,70 до 54,15 %. Циркулирующая нагрузка имеет экстремум в точке 140 т/ч: до этой точки функция возрастает со 176,87 до 364,73 %, а затем снижается до 350,08 %. Удельная производительность мельницы по классу -71 мкм имеет экстремум при удельной производительности по руде 11,45 т/(чм3): сначала функция возрастает с 1,09 до 1,28 т/(чм3), а затем убывает до 1,10 т/(чм3). Прирост массовой доли класса -71 мкм снижается монотонно с 19,89 до 6,58 %.
При производительности цикла 120 т/ч массовая доля класса -71 мкм в готовом продукте цикла составит 75 %, что не позволит получать концентрат для агломерации. Производительность одного гидроциклона составит 197,76 т/ч, а массовая доля твёрдого в питании 61,66 %, что является превышением относительно фабричных показателей ОФ Качканарского ГОКа.
Оптимальная производительность одного гидроциклона классификации II (1) 148,13 т/ч и массовая доля твёрдого 52,13 % достигаются при производительности цикла 100 т/ч. Массовая доля класса -71 мкм в сливе классификации II (2) при этом составит 79,00 %, что позволит получить концентрат для агломерации.
Таким образом, схема № 3, включающая две операции магнитной сепарации и классификации, при производительности цикла 120 т/ч не позволит получить слив гидроциклонов с массовой долей класса -71 мкм 79-80 % по причине перегрузки классифицирующего оборудования по производительности и массовой доле твёрдого в питании классификации II (1) (197,16 т/ч и 61,66 % соответственно). Требуемая тонина слива получается при производительности цикла 100 т/ч. При этом производительность и массовая доля твёрдого в питании одного гидроциклона классификации II (1) составят 148,13 т/ч и 52,13 % соответственно.
В итоге, схема № 3 с двумя стадиями измельчения позволяет получать концентрат для агломерации, но при более низкой производительности по сравнению со схемой № 1.
Полученные расчётные значения массовой доли класса -71 мкм в готовых продуктах циклов измельчения (слив гидроциклона/подрешётный продукт) при производительности питания 120 т/ч удовлетворяют принятым значениям основных критериев только в схемах № 1 и 2. Массовые доли класса -71 мкм в подре-шётных продуктах грохотов в схемах № 1 и 2 составили 75,8 и 78,23 % соответственно. При этом оборудование замкнутого цикла схемы № 1 не перегружено. Производительность одного грохота составила 139,62 т/ч, производительность мельницы – 350 т/ч. Увеличение производительности цикла до 130 т/ч приводит к возрастанию циркулирующей нагрузки и производительность одного грохота составляет 181,17 т/ч.
Оборудование схемы № 2 значительно перегружено при производительности замкнутого цикла 120 т/ч. При этом нагрузки в пересчёте на один гидроциклон и грохот составили 237,74 и 147,56 т/ч при заданных предельных 150-160 и 130-140 т/ч соответственно. При снижении производительности цикла до 100 т/ч можно ожидать устойчивую работу оборудования. При этом нагрузки в пересчёте на один гидроциклон и грохот составили 155,97 и 59,56 т/ч соответственно.
Оборудование схемы № 3 также не смогло справиться с возросшей циркулирующей нагрузкой. В результате при производительности цикла 120 т/ч массовая доля класса -71 мкм в сливе гидроциклона классификации II (2) составила только 75 % при требуемой тонине 79-80 %. Производительность одного гидроциклона операции классификация II (1) составила 197,16 т/ч при массовой доле твёрдого в питании гидроциклона 61,66 %. Стабильная работа цикла возможна при производительности цикла 100 т/ч. В результате можно достичь массовую долю класса -71 мкм в готовом продукте цикла 79 %. Производительность и массовая доля твёрдого в питании одного гидроциклона классификации II (1) составили 148,13 т/ч и 52,13 % соответственно.
Моделирование проектных схем измельчения второй стадии ОФ Качка-нарского ГОКа, имеющих предельную производительность питания цикла 120 т/ч, для секций № 1-15 и № 16-29 выявило следующие общие закономерности изменения технологических показателей в зависимости от производительности цикла. С увеличением производительности цикла массовые доли класса -71 мкм в магнитном продукте и сливах мельницы и гидроциклона непрерывно снижаются; циркулирующая нагрузка имеет экстремум; эффективность классификации гидроциклона по классу -71 мкм непрерывно снижается; извлечение класса -71 мкм в слив гидроциклона имеет экстремум, удельная производительность по классу -71 мкм имеет экстремум; прирост массовой доли класса -71 мкм монотонно снижается.
Предельная производительность замкнутых циклов второй стадии измельчения первой и второй очередей ОФ Качканарского ГОКа составляет 120 т/ч.
Существующую производительность замкнутого цикла второй стадии измельчения для секций № 1-15 при неизменной тонине помола слива гидроциклона можно увеличить на 25 т/ч (со 120 до 145 т/ч), заменив существующую мельницу МШЦ 36004500 на мельницу МШЦ 36005500, или на 20 т/ч (со 120 до 140 т/ч), заменив существующий насос с производительностью 400 м3/ч второй стадии, на насос с производительностью 600 м3/ч.
На секциях № 1-15 ОФ Качканарского ГОКа можно использовать двух-стадиальную схему измельчения для получения концентрата для агломерации. При этом замкнутый цикл второй стадии измельчения должен включать одну мельницу МШЦ 36004500, три магнитных сепаратора ПБМ-П-150/200 и два грохота «Derrick» 2SG48-60W-5STK с размером отверстия просеивающей поверхности 0,15 мм. При таком варианте компоновки схемы предельная производительность цикла составит 120 т/ч. При этом массовая доля класса -71 мкм в подрешётном продукте достигнет 75,8 %. По данным промышленных испытаний грохотов «Derrick» на ОФ Качканарского ГОКа такой крупности подрешётного продукта достаточно для получения готового концентрата для агломерации в последующей операции магнитного обогащения за один приём