Опыт обогащения отвальных хвостов дробильно-обогатительной фабрики Оленегорского ГОКа

В.А.Лоцманов, начальник ДОФ ГОКа, А.Н.Дмитриенко, главный инженер ДОФ ГОКа,
Т.М.Киселева, зам. начальника цеха контроля и тех. лабораторий ГОКа,
А.Ю.Марков, начальник тех. бюро ДОФ ГОКа

Свою первую продукцию – железорудный концентрат – Оленегорский горно-обогатительный комбинат выпустил в ноябре 1954 года. Оленегорский ГОК стал первым в России предприятием, на котором в промышленном масштабе была освоена технология глубокого обогащения бедных железных руд. В отечественной практике того времени не было опыта использования магнетит-гематитовых кварцитов для получения из них высококачественного сырья для черной металлургии.

С 1955 года, в период освоения новой технологии, проведения пуско-наладочных работ, подбора режимов работы основного технологического и вспомогательного оборудования первой очереди пускового комплекса дробильно-обогатительной фабрики (ДОФ), хвосты обогащения складировались в Южной губе Колозера. После строительства разделительной дамбы, отделившей Южную губу от основного створа Колозера, она сформировалась как аккумуляционный бассейн. Первоначально в него сбрасывался промпродукт основной магнитной сепарации с повышенными концентрациями гематита, впоследствии в аккумуляционный бассейн стали поступать все аварийные сбросы фабрики.

По состоянию на 1 января 1998 года количество накопленных кварц-магнетит-гематитовых песков в хранилище составило 11 млн. т. Мощность техногенной залежи изменяется от 1.0 до 6.9 метров, отметки почвы залежи – от 150 до 135 метров, кровли залежи – от 137 до 154 м. Удельный вес хвостов – 3.4 г/м3, насыпной вес хвостов –1.8 г/м3.

Руководством комбината было принято решение о вовлечении в переработку запасов техногенного месторождения – заскладированных отходов производства. Рациональность и целесообразность принятого решения объясняется двумя причинами: во-первых, расположением в непосредственной близости от ДОФ (300 м) значительных запасов железорудного сырья, готового к обогащению; во-вторых, нарастанием техногенной нагрузки на экологическую среду района вследствие сокращения свободной полезной емкости аккумуляционного бассейна. Реализация упомянутого решения обеспечивала предприятию возможность получить дополнительные объемы товарной продукции без значительных капитальных затрат и ликвидацию в недалеком будущем угрозы ухудшения экологической ситуации в чистом створе Колозера, являющегося составной частью системы водообеспечения населения г.Мурманска и прилегающих к нему населенных пунктов.

Специалистами геологической службы комбината и цеха контроля и технологических лабораторий проведено подробное изучение массива техногенной залежи хвостов обогащения, которое подтвердило наличие значительных запасов железорудного сырья. На месторождении было пробурено 183 разведочные скважины общим объемом 1044.9 п.м., отобрано 253 рядовых пробы, 155 из которых проанализированы на влажность, в 43 пробах определена объемная масса кварц-магнетит-гематитовых песков.

Минералогические анализы проб показали, что в их рудной части преобладают свободные зерна гематита и магнетита, причем в классах крупности, благоприятных для обогащения по существующей на фабрике технологической схеме (табл. 2, 3).

Из приведенных в таблицах данных видно, что массив залежи хвостов аккумуляционного бассейна в основном представлен железистыми кварцитами с содержанием железа общего – 25.3%, магнетитового – 5.6%, гематитового – 18.6%.

Лабораторные анализы проб хвостов на обогатимость показали возможность четкого разделения материала пробы на магнитную и немагнитную фракции и получение концентрата без реконструкции существующей технологической схемы с содержанием железа общего 65.6–65.8%, что практически не отличается от уровня содержания железа в концентрате при переработке руды коренных месторождений.

В 1998 году, на основании полученных данных и изучения опыта работы аналогичных профильных предприятий, был составлен рабочий проект и смонтировано оборудование промышленной установки по переработке хвостов аккумуляционного бассейна.

Выемка хвостов осуществлялась экскаватором драглайном, а доставка хвостов на склад обезвоживания обогатительной фабрики – автосамосвалами БелАЗ.

Однако в первый же сезон отработки техногенного месторождения был выявлен главный недостаток такой технологии: невозможность полной отработки залежи вследствие значительной обводненности нижних горизонтов хвостохранилища.

Поэтому в 1999 году по инициативе ГОКа специалистами Московского государственного горного университета был разработан, а Санкт-Петербургским строительным управлением треста «Энергогидромеханизация» осушествлен оригинальный гидромеханизированный способ добычи хвостов и транспортировки их на ДОФ.

В качестве основного оборудования для отработки массива хвостов на полную глубину залежи был принят электрический землесосный снаряд 200–50 БК, имеющий техническую производительность по гидросмеси 1500 м3/ч, напор – 73 м, минимальную и максимальную глубину разработки, соответственно, 1.5 и 8.0 м. Работа земснаряда производится на водообороте. Кроме того, предусмотрен отвод в зону работы земснаряда естественных и промышленных стоков.

Условием полной отработки техногенной залежи является выемка рудосодержащих песков в пределах всей разведанной площади аварийной емкости хвостохранилища. При этом глубина водоема не должна быть меньше 1.5 м, т.е. минимальной глубины разработки для землесосного снаряда 200–50 БК. Поэтому в качестве начального участка работ была принята ближайшая к фабрике зона хвостохранилища, где ранее драглайном был создан пионерный котлован зем-снаряда, который на последующих этапах работ перемещался во внутренние зоны хвостохранилища, следуя уклону основания (ложа техногенного массива) в сторону дамбы. Для реализации этой схемы гидромеханизированных работ территория хвостохранилища была разделена на блоки средней шириной 200 м, блок отрабатывался заходками с подключением земснаряда к магистральному пульпопроводу, проложенному в его середине. Технологическая схема дальнейшей разработки хвостов предусматривает подачу пульпы на участок обезвоживания ДОФ.

Использование технологии гидромеханизированного способа разработки хвостов по сравнению с экскаваторно-автомобильной технологией обладает рядом преимуществ: полностью упрощается технологическая схема разработки и транспортирования хвостов; сокращается количество используемого оборудования – экскаваторов, автосамосвалов, грейферов, кранов; соответственно сокращается штат рабочих.

Что касается влияния данного способа на окружающую среду, то загрязнение взвешенными минеральными частицами акватории Колозера полностью исключается, т.к. при отработке залежи взвешенные частицы попадают в аккумуляционный бассейн, который выполняет роль замкнутого пруда-отстойника.

К летнему сезону 2000 года гидромеханизированный способ разработки хвостов был введен в промышленную эксплуатацию и к октябрю 2002 года комбинат дополнительно получил 126,5 тыс. т железорудного концентрата.   

Журнал "Горная Промышленность" №3 2003