Измельчающие валки высокого давления на золотоизвлекательных фабриках мира (Обзор)

В связи с перманентным ростом цен на энергоресурсы предпочтение в проектах обогатительных фабрик будет отдаваться энергоэкономичным и природоохранным технологиям рудоподготовки на базе ИВВД.

В.Ф. Баранов, Г.Т. Сазонов – ЗАО «Механобр инжиниринг» 

 

Появление на рынке оборудования в конце ушедшего века измельчающих валков высокого давления (ИВВД), способных обеспечить достижение тонкого питания мельниц и реализующих, таким образом, известный принцип переноса работы дезинтеграции на процесс дробления, эффективность которого в разы выше измельчения и тем более полусамоизмельчения (рис. 1), реанимировало стадиальную схему дробления и дало ей новую жизнь в проектах современных фабрик.  

Рис. 1. Сравнение энергетического потенциала процессов дробления, шарового измельчения в барабанных и вертикальных мельницах 

Рис. 2. Сравнение способов рудоподготовки по затратам и выбросам 

И если еще совсем недавно считалось экономически и технически трудно осуществимым достижение крупности питания шаровых мельниц 10-0 мм на базе 3-стадиального дробления в конусных дробилках, то сегодня при использовании ИВВД крупность 3–4 мм уже не мечта, а достижимая реальность.  

Доминировавший в проектах рудоподготовки до сих пор процесс рудного полусамоизмельчения при всей его кажущейся универсальности начинает сдавать свои позиции и уступать более экономичной и природоохранной технологии рудоподготовки, предпосылки появления которой, видны из ниже приводимой таблицы с перечнем действующих и проектируемых обогатительных фабрик мира по технологии ИВВД.

Кроме того, имевшие место аварии кольцевых приводов, применяемых на больших мельницах AG/SAG, ставят под вопрос их надежность и соответственно целесообразность дальнейшего увеличения их габаритов для крупных проектов.

Сравнивая существующие способы рудоподготовки не только по энергопотреблению, но и по степени воздействия на окружающую среду (рис. 2), не трудно предсказать во многих случаях отказ от применения энергоемкого рудного полусамоизмельчения и переход к стадиальному дроблению и измельчению стальной средой на базе использования пресс-валковых дробилок, что подтверждается практикой проектирования и строительства зарубежных фабрик последних лет (табл. 1).  

Табл. 1 

* – отмечены фабрики, для которых пресс-валки уже заказаны. 

Приведенный в табл. 1 достаточно внушительный, на наш взгляд, перечень действующих и проектируемых рудных обогатительных фабрик, в проектах которых применены измельчающие валки высокого давления (ИВВД), подтверждает конкурентоспособность новой технологии.

Крупнейшим проектом начала XXI века, применившим технологию ИВВД в цикле рудоподготовки, стала медно-молибденовая фабрика Cerro Verde (Перу), производительностью ~40 млн т в год. Фабрика была пущена в эксплуатацию в начале 2007 г. и быстро – в июне того же года – вышла на проектные показатели.

До этого технология ИВВД в несколько меньших масштабах была с успехом применена на одной из фабрик медно-золотого гиганта Grasberg (Индонезия). Вслед за этими предприятиями в ряде проектов других золотоизвлекательных фабрик разной производительности, таких как Boddington (35 млн т/г.), Soledad Mountain (5,9 млн т/г.), Courageous Lake Gold Project (44 млн т/г.), Morrison (10,95 млн т/г.) была применена технология ИВВД.

Рассмотрим более детально преимущества применения ИВВД на примере двух золототоизвлекательных фабрик (ЗИФ) Boddington и Soledad Mountain. 

ЗИФ Boddington

Австралийская компания ANGLOGOLD, владеющая крупнейшим месторождением золота Boddington (запасы 726 млн т, Au- 0,84 г/т золота, Cu -0,11% меди), приступила к испытаниям пресс-валков еще в начале 90-х годов ушедшего века.

 Согласно одному из последних вариантов ТЭО производительность проектируемой обогатительной фабрики должна была составить 25 млн т руды в год со средним содержанием 0,91 г/т Au, 0,12% Cu и 0,23% S.

Руда – комбинация крепкого диорита и андезита с типичными индексами работы измельчения в шаровой мельнице от 14 до 17 кВтч/т, и индексами работы измельчения в стержневой мельнице от 21 до 26 кВтч/т при пределе прочности на сжатие от 150 до 200 МПа.

Программа НИР по изучению измельчаемости руд месторождения Boddington в период 1995–2000 гг. включала:

Сто лабораторных тестов.

Четыре пилотных испытаний на МПСИ Æ1,8 м. 

Три пилотных испытания на ИВВД Æ0,9 м.

Промышленные испытания ИВВД на пробе 33 тыс. т.

Пилотные испытания на новых «ошипованных» валках Æ0,8 м.

В ТЭО были рассмотрены 3 варианта рудоподготовки (РП), представленные на рис. 3, 4 и 5.  

Рис. 3. Стандартная схема полусамоизмельчения с додрабливанием 

Рис. 4. Схема с преддроблением питания мельниц МПСИ 

Рис. 5. Среднее и пресс-валковое дробление с сухим грохочением и шаровой мельницей 

Для варианта схемы рис. 1 предлагалось применить наиболее крупную мельницу полусамоизмельчения Æ12,2х6,1 м м с приводом мощностью 24 МВт и шаровые мельницы мощностью 12 МВт, позволяющие выйти на производительность такой секции 13,5 миллионов тонн в год. Для обеспечения проектной производительности в 35 млн т руды в год двух секций было недостаточно. Три секции явно выводили этот вариант из ряда конкурентоспособных. 

Схема SABC по варианту рис. 2 позволяла существенно увеличить производительность измельчительной установки за счет снижения крупности питания мельницы полусамоизмельчения. Внедрение ИВВД в схему додрабливания значительно улучшало энергетические показатели проекта, но и одновременно усложняло технические решения рудоподготовки. Следует также отметить, что испытания дробления в ИВВД проходили в период, когда были сомнения в надежности пресс-валковых дробилок в части износа футеровок. Однако благодаря созданию «ошипованных» футеровок и футеровок типа HEXADUR эти сомнения были вскоре опрокинуты, что позволило в третьем варианте проекта применить схему 3-стадиального дробления, сделав основную ставку на ИВВД и, таким образом полностью раскрыть их потенциал.

Проработка варианта схемы РП с ИВВД выявила ее энергетические и экономические преимущества, показанные в табл. 2 и 3.  

Табл. 2. Сравнение 3-х вариантов схемы РП по энергозатратам 

Табл. 3. Капитальные вложения и эксплуатационные расходы 

Важным достоинством этой схемы явилось то, что исключалась необходимость установки мельниц SAG максимального типоразмера с дорогостоящими и не всегда надежными кольцевыми приводами. Кроме того, исключались риски при замене футеровки в мельницах SAG большого диаметра.

Были оценены и риски применения ИВВД – наличие сложной конвейерной системы большой производительности, прогнозируемое обильное пылевыделение при сухом грохочении и т.п. Однако по совокупности рассмотрения рисков и преимуществ в окончательном проекте была принята схема РП с ИВВД.

Более того, удачный опережающий опыт работы уже упомянутой фабрики Cerro Verde на производительности 40 млн. т руды в год с «мокрым» грохочением окончательно определил технологию РП и подтвердил экономическую целесообразность принятого решения.

С учетом доразведки месторождения и прироста его запасов в окончательном ТЭО производительность фабрики была принята 35 млн т руды в год. По проекту на фабрике будет установлено 5 дробилок для среднего дробления типа МР-1000 фирмы Metso, 4 шт. ИВВД 24/17-8 фирмы Krupp Polysius и 4 шаровые мельницы фирмы Metso с приводами мощностью по 14,5 MW. Пуск фабрики состоялся в августе 2009 г. 

Рис. 6. ЗИФ Soledad Mountain. ТЭО. Цикл рудоподготовки 

ЗИФ Soledad Mountain

Компания Golden Queen Mining Co. Ltd. (Ю. Калифорния, США) выполнила проект ЗИФ на месторождении Soledad Mountain. Запасы золото-серебряной руды составляют 57,4 млн т со средним содержанием золота 0,832 г/т (0,024 унц./т) и серебра – 13,49 г/т (0,39 унц./т).

Производительность фабрики по руде – 5,7 млн т/г с извлечением золота и серебра 81,9% и 52,6% соответственно в цикле 270-дневного выщелачивания. 

В проекте было рассмотрено 2 варианта схемы РП – на базе ударных дробилок Barmac и с применением ИВВД. Выбору варианта РП предшествовали длительные многолетние испытания измельчаемости руды в аппаратах ударного типа и ИВВД с оценкой влияние качества дробленого продукта на показатели выщелачивания. Как показали испытания, процесс выщелачивания руды после измельчения в ИВВД протекает значительно интенсивнее по сравнению с продуктом ударных дробилок.

Показатели извлечения золота и серебра выше на 6,3% и 5,6% соответственно для руды, измельченной на установке HPGR. Общее мнение такое, что это увеличение в показателях извлечения получается благодаря микрорастрескиванию, которое вызвано высокой удельной силой давления, используемой в пресс-валках.

Технико-экономическое сравнение рассмотренных вариантов РП показало явные преимущества варианта с ИВВД, несмотря на то, что затраты по вариантам были оценены с разницей в 5 лет.  

Табл.4. Технико-экономическое сравнение вариантов рудоподготовки

Не менее поучителен опыт разработки ТЭО ЗИФ Courageous Lake, Q=44 млн т/г, Канада. По первоначальному варианту ТЭО предусматривалось применение схемы рудного полусамоизмельчения. Однако после проведения необходимых тестов измельчаемости руды в ИВВД (по оценке фирмы Wardrop – разработчика ТЭО) оказалось, что применение ИВВД вместо полусамоизмельчения обеспечивает снижение эксплуатационных расходов на дробление и измельчение на 25% при сроке окупаемости дополнительных капиталовложений по этому варианту менее года.

Выбор и расчет измельчающих валков высокого давления производится на основе результатов испытаний пробы руды. Фирмы изготовители этого оборудования – Krupp Polysius, KHD Humboldt Wedag, Koppern (все Германия) – предлагают свои услуги по проведению этих тестов. Учитывая широкий интерес горных компаний по всему миру к внедрению ИВВД, в ряде горнодобывающих регионов Северной и Южной Америки, Австралии, Южной Африки были организованы локальные исследовательские центры, оснащенные необходимым оборудованием. По договору с ведущей (70% рынка) фирмой-изготовителем Krupp Polysius ЗАО «Механобр инжиниринг» (Санкт Петербург) оснащает свою научно-исследовательскую лабораторию необходимым оборудованием и начиная с 2010 г. предлагает проведение лабораторных испытаний на измельчаемость в ИВВД.

Заключение

Материалы обзора позволяют сделать следующие выводы:

Технология дробления на базе ИВВД проявила себя как реальная альтернатива рудному полусамоизмельчению. В связи с перманентным ростом цен на энергоресурсы предпочтение в проектах обогатительных фабрик будет отдаваться энергоэкономичным и природоохранным технологиям рудоподготовки на базе ИВВД. 

ЗАО «Механобр инжиниринг» готово оказать услуги по выполнению тестовых испытаний по применению ИВВД, разработке технологических регламентов и проектированию фабрик.  

 

Источник: журнал «Золотодобывающая промышленность» #6(36)-09