Извлечение металлов из металлургических шлаков с помощью пневматической отсадочной машины ВАТАС®

Ханс-Дитер Васмут, д-р, инж.; Дитер Зиайа, дипл. инж., KHD Humboldt Wedag GmbH (Кельн, Германия) А.Н Архипов, к.т.н.; А.И.Макеев, дипл. инж., Московское Представительство KHD Humboldt Wedag GmbH

Требования к качеству исходных материалов для металлургических заводов становятся все более и более высокими. Потенциальным источником получения легирующих добавок могут стать отвалы металлургических шлаков. В зависимости от видов производства и возраста отвала содержание металла может составлять от 3 до 15%. Для извлечения металлов из шлаков успешно могут использоваться пневматические отсадочные машины ВАТАС®.

Принцип использования пульсирующего воздуха на отсадочных машинах ВАТАС®, хорошо зарекомендовавший себя при обогащении угля и руд, может также применяться для извлечения металлов из шлаков и выделения в товарный концентрат.

Эффективная эксплуатация доменных печей, агломерационных установок и дуговых электропечей требует шихту определенного фракционного состава с небольшим содержанием рудной мелочи, что не позволяет допускать тонкого измельчения руд ниже их кондиционного размера. В коммерческой практике разделение крупнозернистого материала столь высокой плотности может быть достигнуто только с помощью процесса отсадки в пульсирующих отсадочных машинах ВАТАС®, с подстилающим слоем и с «чувствительным» механизмом разделения и разгрузки продуктов.

Конструктивные особенности отсадочной машины ВАТАС®

Продольный разрез с основными размерами отсадочной машины ВАТАС® показаны на рис. 1. Применяя систему воздушных клапанов, сжатый воздух порционно (дискретно) подается в воздушные камеры, а вода, вытесняемая из воздушных камер циклически, получает пульсирующее движение. В конструкции отсадочной машины ВАТАС® для обогащения руд и минералов используются пластинчатые клапаны, вызывающие резкие отсекающие движения на входе и выходе воздуха.

Клапаны для входа и выхода воздуха могут регулироваться по частоте и длине хода. Способность изменять циклическую характеристику дает возможность разрыхлять слой исходного материала для достижения эффективного его расслоения по плотности и размеру зерен. Пневматические клапаны управляются электронным устройством, обычно расположенным на пульте управления установкой.

Отсадочная машина включает две отсадочные камеры с гидравлически управляемыми разгрузочными стволами для концентрата и одну конечную отсадочную камеру - для промежуточного продукта обогащения с отдельным разгрузочным стволом.

Отсадочные камеры оснащены ситами с перфорацией в 20 мм2 и 40% живого сечения. Отсадочная машина имеет частоту 60 циклов/мин. при давлении воздуха отсадки 40 кПа, расходе сжатого воздуха на отсадку ~8000 мЗ/ч и расходе подпиточной воды ~2000 мЗ/ч.

Тяжелые фракции первых двух камер имеют высокое содержание ценного компонента в концентрате, разгружаются и обезвоживаются первым ковшовым элеватором длиной 10.0 м и шириной 1.0 м. Тяжелая фракция третьей камеры является промежуточным продуктом обогащения с таким же содержанием ценного компонента как и в исходном рудном продукте. Она разгружается через второй ковшовый элеватор шириной 0.63 м и длиной 10.0 м и дорабатывается как рудная мелочь после четвертой стадии дробления.

Испытания проб на лабораторной отсадочной машине ВАТАС®

Несмотря на то, что за последнее время накоплен определенный опыт испытаний представительных проб руды, все

же тестовые испытания необходимо проводить на специально разработанной лабораторной отсадочной машине ВАТАС®. Тестовые испытания позволяют определить результаты разделения и установить параметры промышленной отсадочной машины ВАТАС®: размеры пластин сита, число отсадочных камер, частоту и длину пульсаци-онных циклов за единицу времени.

Лабораторная отсадочная машина ВАТАС® (рис. 2) состоит из двух отсадочных камер эффективной ширины 0.5 м и длины 1.0 м каждая. Первая камера является разгрузочной, она имеет на выходе разгрузочный шибер с гидроуправлением, в то время как вторая камера представляет собой камеру с подстилающим слоем для разделения руды. Сита обеих камер можно легко заменять в зависимости от размера исходного материала. Количество подпиточной воды регулируется с помощью расходомеров, а частота отсадки и диаграмма пульсаций отсадочной машины задаются цифровыми переключателями роликового типа. Частота может изменяться от 40 до 240 колебаний в минуту.

Испытания, проводимые на лабораторной отсадочной машине ВАТАС®, это непродолжительные тесты с порциями руды. При этом отсадочная камера заполняется заданным количеством исходного материала, а машина после этого функционирует примерно в течение 2 минут согласно заданной частоте пульсации, длине хода и количеству подпиточной воды. В течение этого периода исходный материал расслаивается по плотности и его компонентам. Сформированные таким образом слои раздельно снимаются и изучаются.

Самые первые испытания показывали насколько пригодна отсадочная машина ВАТАС® для достижения требуемых результатов сепарации. Результаты испытаний были использованы для конструирования типового ряда отсадочных промышленных машин ВАТАС® для обогащения крупнокусковой руды и рудной мелочи зернистостью более 1 мм. Однако конструкция отсадочной машины ВАТАС® для обогащения мелкозернистой руды с высоким процентным содержанием мельчайшего материала и шлама требует непрерывных испытаний на этой же отсадочной машине, в особенности для определения характеристик расслоения фракции шлама зернистостью менее 1 мм. Для этого пилотная установка отсадочной машины может быть доставлена на фабрику клиента. Ее производительность составляет от 5 до 12 тонн в час.

Технологическая схема для извлечения металлов из феррохромовых шлаков (рис. 3)

Феррохромовый шлак первоначально измельчается до крупности менее 20 мм. Тонкая фракция менее 1 мм (~25% массы сходного материала) обогащается на трехступенчатом спиральном классификаторе (16) после отделения шлама в гидроциклонах (15).

Фракция крупностью от 20 до 1 мм, обрабатывается в двух отсадочных машинах ВАТАС® (4 и 8), в которые загружается с помощью дозирующих ленточных питателей (2, 3 и 6, 7) через промежуточные бункеры. Перелив «верхнего продукта» отсадочной машины первичной обработки шириной 2.5м обезвоживается на горизонтальном вибрационном грохоте (13) и направляется посредством ленточных конвейеров в секцию обработки смеси для дальнейшей обработки, и, впоследствии используется как дорожный строительный материал. Первичный концентрат обезвоживается и разгружается ковшовым элеватором (5) - и повторно обрабатывается в отсадочной машине ВАТАС® для извлечения металла (8).

Конечный очищенный концентрат разгружается ковшовым элеватором (9) и затем разделяется на грохоте (10) на две фракции: для образования отдельных отвалов -размером от 20 до 12 мм и от 12 до 1 мм - для различных целей рециркуляции, которые отправляются в склады-накопители или поступают на реализацию как конечный продукт. Средний продукт перелива отсадочной машины обезвоживается на вибрационном грохоте (11) и направляется в конусную дробилку для четвертой стадии дробления (12) с дальнейшим выделением и рециркуляцией в исходный продукт. Весь тонкий верхний продукт зернистостью менее 1 мм собирается в общий сгуститель (19), а вся вода перелива возвращается на отсадочную и спиральную установки и через верхний напорный бак для технической воды (21).

Выводы

Испытания, проведенные с большим количеством материалов на лабораторной отсадочной машине ВАТАС®, позволили накопить большой опыт, на основе использования которого созданы коммерческие промышленные установки отсадочных машин ВАТАС® для переработки шлаков.

Наш опыт и практика свидетельствуют, что гравиметрический метод является очень эффективным для производства концентратов, отвечающих кондициям и требованиям современных доменных печей. Кроме того, этот метод снижает содержание пустой породы и улучшает качество продаваемой продукции, полученной от переработки руд. Отсадочные машины ВАТАС® также признаны пригодными для извлечения дополнительного металла за счет регенерации феррохромовых шлаков на отсадочной установке с циклом первичной отсадки и очистки (для выдачи крупной фракции +1 мм) и с небольшой секцией спиральных классификаторов для выдачи тонкой фракции - 1 мм.

Отсадочные машины ВАТАС® могут изготавливаться почти любого размера. Самая большая машина, выпущенная к настоящему времени, имеет ширину 7.0 м и длину

6.2 м, обеспечивая площадь обогащения 43.4 м2. Эта отсадочная машина развивает производительность 1000 т/ч по переработке необогащенных углей крупностью —100___+1 мм. Самая большая установка ВАТАС® для железных руд, состоящая из двух машин с рабочей шириной 4.5 м и рабочей длиной 4.4 м и 5.2 м, находится на заводе фирмы Golds-worthy в Австралии, а одна установка с рабочей шириной 5.5 м и длиной 3.9 м — на заводе фирмы Ferteco в Бразилии. На ряде обогатительных фабрик Южной Африки и Турции для переработки феррохромовых шлаков, также используются отсадочные машины ВАТАС®.

Накопленный опыт строительства и эксплуатации обогатительных фабрик, использующих отсадочные машины ВАТАС®, свидетельствуют, что вложенные инвестиции могут окупиться в зависимости от содержания металла в шлаке и конъюнктуры мировых цен на металлы в течение 20—28 месяцев их эксплуатации.

Журнал "Горная Промышленность" №2 2006