Гайский ГОК: современные технологии — каждому процессу

Владимир Николаевич Полькин, главный обогатитель Гайского ГОКа

ПАО «Гайский горно-обогатительный комбинат» расположен на богатейшем месторождении медно-колчеданных руд Южного Урала и сегодня занимает второе место в России среди предприятий цветной металлургии. Сегодня перед комбинатом, отметившим в прошлом году свой 60-летний юбилей, стоят задачи по увеличению производительности рудников и мощности обогатительной фабрики.

Путь улучшений

Это будет не первая модернизация в жизни Гайского ГОКа: предприятие, основанное в 1959 году, за свою трудовую историю пережило несколько реконструкций и технических перевооружений производства: уже к началу 70-х годов, при запуске первой очереди фабрики в 1966 году, а второй — в 1969 году, комбинат вышел на свою проектную производительность, составлявшую в то время 2,4 млн т в год. В то время при проектировании обогатительных фабрик закладывался определенный резерв по переработке, и позже, в 80-е годы, на существующем оборудовании гайские обогатители смогли поднять годовую переработку руды до 3 млн т руды в год.

Однако к концу 80-х годов возможность экстенсивного наращивания мощностей фабрики себя исчерпала, и перед комбинатом встал вопрос о проведении реконструкции обогатительной фабрики, основной целью которой стала интенсификация технологического процесса и одновременное увеличение мощностей.

Реконструкция фабрики проходила в несколько этапов. На первом этапе был выбран вариант увеличения мощности на существующих площадях путем замены оборудования на более высокопроизводительное и рассчитанное на большие объемы: в отделении измельчения была осуществлена замена шаровой мельницы на стержневую, двух мельниц рудного цикла объемом 36 м3 на мельницы объемом 80 м3, а также была произведена установка дополнительно двух мельниц в цикле доизмельчения. Также был реконструирован флотационный парк с частичной заменой устаревшего оборудования на высокопроизводительное, были приобретены и запущены в работу флотомашины OUTOKUMPU ОК-50.

Несмотря на гигантский объем проделанной работы, Гайский ГОК не остановился на достигнутом: в начале 90-х для управления процессами измельчения и флотации на финских флотомашинах во время следующей реконструкции на комбинате была введена в эксплуатацию автоматизированная система управления «Проскон 2100». Стоит отметить, что реконструкция происходила без остановки действующего производства и без снижения уровня достигнутых показателей и в итоге привела к тому, что к 1998 году производительность обогатительной фабрики выросла до 4 млн т руды в год. Чуть позже расширение рудной базы предопределило следующий рубеж реконструкции с выводом фабрики на достижение мощности до 5 млн т.

Второй этап реконструкции предусматривал организацию отдельной секции для переработки руд новых месторождений путем установки дополнительных мельниц доизмельчения и одной стержневой мельницы в рудном цикле, и в 2002 году был преодолен следующий рубеж в 5 млн т в год.

Уже в 2005 году была поставлена новая амбициозная задача: доведение переработки до 8 млн т. Следующая реконструкция предусматривала строительство рудоподготовительного комплекса, состоящего из двух аналогичных секций измельчения, реконструкцию главного корпуса, фильтровально-сушильного отделения, хвостового хозяйства. Проект был разработан с учетом рационального использования установленного оборудования, коммуникаций, строительных конструкций, соо-ружений инженерного обеспечения действующего производства и организации работ по реконструкции без длительной остановки основных переделов фабрики. Уникальность его заключалась в том, что требовалось применение оборудования нового поколения в сочетании с передовыми методами обогащения, положительно зарекомендовавшими себя как на самом комбинате, так и на родственных предприятиях. За основу была принята технологическая схема, предусматривающая складирование крупнодробленой руды с последующим ее полусамоизмельчением (ПСИ), вторую стадию измельчения в шаровых мельницах, работающих в замкнутом цикле с автоматизированными гидроциклонными установками, приобретение высокопроизводительного и высокотехнологичного флотационного оборудования ведущих зарубежных производителей, приобретение пресс-фильтров.

С 2006 года на обогатительной фабрике началось полномасштабное перевооружение, направленное на повышение технологических показателей, и после установки дополнительных мельниц доизмельчения грубого медно-цинкового концентрата и хвостов перечистки медно-цинкового концентрата, установки автоматизированных гидроциклонных установок в операциях классификации, запуска операции перефлотации медного концентрата с 2007 года Гайский ГОК перешел на выпуск медного концентрата с массовой долей меди 17 % вместо 15 % (уже к 2009 году этот показатель увеличился до 19 %). Также были установлены две трехкамерные флотомашины RCS-50 фирмы Metso Minerals в операции межцикловой флотации, 14 камер флотомашин RCS-100 фирмы Metso Minerals в операции основной медно-цинковой флотации.

В 2010 году была запущена в работу первая линия рудоподготовительного комплекса, в состав которого вошли приемный бункер руды, тяжелые пластинчатые питатели, конвейерные тракты, мельница полусамоизмельчения объемом 200 кубометров, мельница шаровая второй стадии измельчения объемом 160 кубометров. Благодаря новой технологии рудоподготовки в комплексе с другими мероприятиями повысились технологические показатели переработки руды, вовлечены в переработку объемы отвалов вскрышных пород карьеров.

Запуск высокопроизводительных пресс-фильтров Larox кардинально изменил всю работу фильтровально-сушильного отделения. Это позволило полностью уйти от сушки медного концентрата в сушильных барабанах, многократно снизить потребление для этих целей природного газа, что привело не только к его экономии, но и к улучшению экологической обстановки в районе, т. к. был исключен выброс в атмосферу углекислого газа и пыли, образующихся при сушке.

С июня 2010 года начато освоение усовершенствованной схемы обогащения с отдельно выделенным медным циклом флотации. Был проведен анализ СП ЗАО «ИВС» «Оценка технического и технологического состояния обогатительного производства Гайской обогатительной фабрики с выдачей

рекомендаций по повышению показателей обогащения и выполнением научно-технической работы по разработке технологии обогащения руд текущей и перспективной добычи, обеспечивающей повышение извлечения меди и драгметаллов», результатом которого стала разработка технологического регламента на проектирование реконструкции фабрики, а после выполнен проект реконструкции для переработки руды в объеме 10 млн т руды в год.

В декабре 2012 года в рамках проекта были запущены новые флотомашины № 1 и № 2 в составе:

•           четырех контактных чанов КЧ-40;

•           двух двухкамерных флотомашин РИФ-45;

•           14 камер объемом 50 м3 TankCell-50 (Outotec);

•           двух контактных чанов КЧ-15.

В 2014 году запущена вторая линия рудоподготовительного комплекса. В рамках проекта перевооружения главного корпуса построены две раздельных секции флотации, одна из которых рассчитана на переработку 4 млн т руды в год, другая — на 6 млн т, проведен запуск двух циклов медной флотации на базе флотомашин СП ЗАО «ИВС».

Благодаря всем этим мероприятиям более гибким стало планирование поступления и переработки руды, эффективнее ее переработка. Начиная с 2015 года производительность обогатительной фабрики стабильно составляет более 9 млн т руды в год.

Измельчай, обогащай, проверяй

Сегодня Гайский ГОК проводит разработку на месторождениях Гайское и Осеннее, кроме того, на фабрике перерабатываются забалансовые руды, представляющие собой рудные отвалы, сформированные в 70-х годах прошлого века из вскрышных пород при отработке карьера № 1. Руды Гайского месторождения являются определяющими в объеме переработки обогатительной фабрики. Месторождение отрабатывается подземным способом: рудник функционирует в соответствии с техническим проектом «Вскрытие и разработка гор. 830/1 310 м подземного рудника». Очистные работы производятся на гор. 910 м, 990 м и 1 070 м на ствол шахты «Новая», а на гор. 1 150 м и 1 230 м на ствол шахты «Эксплуатационная», откуда скиповыми подъемами руда выдается на поверхность.

По минеральному составу и текстурно-структурным особенностям Гайское месторождение является характерным представителем медно-цинковых месторождений колчеданной формации. В рудах текущей добычи содержится 0,95–1,05 % меди, 0,25–0,4 % цинка.

После добычи и переработки на обогатительной фабрике выпускается медный концентрат марки КМ-6 с содержанием меди в нем 19,0 % и цинковый концентрат марки КЦ-4 с содержанием цинка 47,5 %.

В 2019 году были достигнуты следующие показатели по извлечению металлов в концентраты:

•           извлечение меди в медный концентрат из всех типов руд — 88,09 %;

•           извлечение цинка в цинковый концентрат из всего объема руды месторождения Гайское — 17,82 %.

Схема рудоподготовки на обогатительной фабрике включает в себя две секции. Первая представляет собой рудоподготовительный комплекс с технологией полусамоизмельчения: из подземного рудника крупнодробленая руда поступает на две независимые идентичные нитки, проходит двухстадиальное измельчение в мельнице полусамоизмельченния SAG 8,5 × 3,6 и шаровой мельнице МШЦ 5,8 × 6,9. Измельченный продукт после операции поверочной классификации отправляется в главный корпус для дальнейшего обогащения.

На секции используется современное и высокотехнологичное оборудование:

•           мельница SAG 8,5 × 3,6, Metso, — 2 шт.;

•           мельница МШЦ 5,8 × 6,9, Metso, — 2 шт.;

•           грохот LH 2,1 × 4,8 DD, Metso, — 4 шт.;

•           дробилка HP-500, Metso, — 2 шт.;

•           насосы Warman 16/14 — 4 шт.;

•           гидроциклоны Cavex 650 — 12 шт.

Во второй секции расположены дробильное отделение и отделение измельчения главного корпуса фабрики: руда проходит трехстадиальный цикл дробления в щековой (ЩДП-15 × 21У) и конусных (КСД-2200 ГР, КМД-2200Т) дробилках и трехстадиальный цикл измельчения в стержневых (МСЦ 3 200 × 4 500) и шаровых (МШЦ 3 600 × 4 000, МШЦ 3 600 × 4 500, МШЦ 4 500 × 6 000) мельницах.

Главная особенность схемы заключается в том, что поступающая руда проходит рудоподготовку одновременно как в мельницах полусамоизмельчения, так и по классической трехстадиальной схеме дробления.

Схема обогащения руды предусматривает максимально открытые циклы флотации, в первую очередь коллективного цикла для исключения циркуляций медных минералов и пирита, что позволит снизить потери полезных компонентов в хвостах флотации и предполагает переизмельчение рудных минералов. Флотация проводится во флотомашинах пневмомеханического типа (RCS-100, RCS-50, ТС-50, РИФ-50Ц, РИФ-45, РИФ-25, ФПМ-25СГ, РИФ-8,5).

Получаемые концентраты подвергаются обезвоживанию в сгустителях с периферическим приводом типа П-24 (цинковый концентрат) и П-50 (медный концентрат). Для обезвоживания сгущенного медного концентрата в фильтровально-сушильном отделении установлены два фильтр-пресса фирмы Larox. Обезвоживание сгущенного цинкового концентрата производится на дисковом вакуум-фильтре ДОО-68 и далее в сушильном барабане, оборудованных газовоздушными калориферами.

В настоящее время проводится установка третьего фильтр-пресса фирмы Larox, который будет задействован как для фильтрации цинкового концентрата, так и для фильтрации медного концентрата. Это позволит отказаться от операции сушки цинкового концентрата, в результате чего уменьшится нагрузка на окружающую среду и снизится до нуля потребление природного газа, используемого для сушки цинкового концентрата.

Стабильные технологические показатели при выполнении производственных процессов обес-печиваются при помощи системы автоматизации АСУ ТП @JUST, организующей два уровня управления техпроцессом:

1)         автоматическое управление — реализация локальных контуров контроля и управления, таких как:

•           включение/ выключение технологических механизмов,

•           реализация автоматического регулирования,

•           реализация последовательностей включения механизмов,

•           отработка аварийных ситуаций;

2)         человеко-машинное управление — реализация функций управления технологическим процессом оператором, таких как:

•           отображение текущих показаний полевых датчиков и состояния технологических механизмов на экранах оператора,

•           управление технологическими механизмами и регуляторами с экранов оператора,

•           отображение аварийных сообщений и сигнализаций работы технологического оборудования,

•           отображение исторической информации о состоянии технологического процесса и действиях оператора,

•           формирование отчетов о текущем и историческом состоянии технологического процесса.

Для полного контроля качества всех получае-мых продуктов на Гайском ГОКе организована исследовательская лаборатория, где осуществляется геолого-технологическое картирование руд текущей и перспективной добычи. Именно с этим подразделением руда «знакомится» в первую очередь при поступлении на фабрику: в лаборатории проводится анализ химического и вещественного состава, анализ минеральных форм соединений основных металлов, по результатам тестовых опытов определяется степень раскрываемости ценных минералов в процессе измельчения, оценивается кинетика флотации полезных минералов в концентраты и т. д. Именно специалисты лаборатории на основании полученных данных проводят анализ по обогатимости испытуемой руды и разрабатывают технологический и реагентный режимы обогащения. Окончательный этап исследований — выдача технологического режима обогащения руды в промышленных условиях.

По роду деятельности исследовательская лаборатория тесно связана с обогатительным производством и проводит экспериментально-производственные работы, результатом которых становится корректировка режимов, технологических параметров процесса, способствующих повышению производственных показателей.

Как и другие производственные структуры, лаборатория Гайского ГОКа регулярно проходит реконструкцию и модернизацию: в последние годы были полностью реконструированы технологические помещения, произведена полная замена парка флотационных лабораторных машин, приобретены новые дробильно-измельчительные аппараты. Для проведения экспериментальных работ в условиях обогатительной фабрики приобретен портативный лабораторный рН-метр/иономер в комплекте для определения рН-среды и редокс-потенциала, что позволило выполнять электрохимические измерения параметров рН и окислительно-восстановительного потенциала жидкой фазы пульпы.

Главная гордость лаборатории — современный исследовательский комплекс, в состав которого входит оборудование для изготовления аншлифов в автоматическом режиме и программа «Минерал С7», которая позволяет также в автоматическом режиме производить минералогический анализ фрагментов микроструктур твердых тел. С помощью комплекса в сокращенные сроки и с высокой достоверностью выполняется минералогический анализ руд и продуктов технологической цепочки обогащения.

Приобретенный комплекс призван, во-первых, устанавливать особенности текстурно-структурного строения руд, поступающих в переработку, и с учетом этого вносить изменения в технологию, а во-вторых, достоверно определять характер потерь металлов с хвостами и промпродуктами флотации и рекомендовать корректировку либо изменение технологического режима.

С уважением к природе

Как социально ответственное производство, Гайский ГОК уделяет большое внимание разработке и внедрению природоохранных мероприятий. Так, на комбинате решается проблема складирования отвальных хвостов: в 1966 году для этой цели использовалось хвостохранилище косогорного типа в долине ручья Ялангас, выполненное по проекту «Унипромеди». В последующие периоды эксплуатации хвостохранилище неоднократно реконструировалось с наращиванием дамбы до отм. 378,50 м. С 2009 года сброс отвальных хвостов обогатительной фабрики в хвостохранилище не производился, остаточный его объем использовался как аварийная емкость.

Основным местом складирования отвальных хвостов обогатительной фабрики Гайского ГОКа стал отработанный карьер № 2, расположенный непосредственно на основной территории промплощадки комбината. Рабочий проект горнотехнической рекультивации карьера № 2 с использованием флотохвостов обогатительной фабрики выполнен НТЦ «НОВОТЭК».

Сегодня основной объем отвальных хвостов, за исключением используемых для приготовления закладочной смеси, складируется в чашу отработанного карьера № 2. Осветленную воду из карьера четыре плавучие насосные станции перекачивают в систему оборотного водоснабжения обогатительной фабрики.

Для защиты качества подземных минеральных вод прилегающего района при заполнении выработанного пространства карьера № 2 отвальными хвостами обогатительной фабрики до определенной отметки предусмотрено устройство дренажных скважин, обеспечивающих полный перехват фильтрационных вод и их возврат в карьер. Для контроля качества подземных вод заложена сеть наблюдательных скважин в количестве 5 штук.

Реализация проекта горнотехнической рекультивации карьера № 2 с использованием флотохвостов обогатительной фабрики позволила не только исключить промышленное использование земель для строительства нового хвостохранилища, но и в последующем вернуть для народно-хозяйственного пользования 85 га площадей, занятых разработкой карьера. Также благодаря рекультивации снизились эксплуатационные затраты в период рекультивации исключением выполнения и реализации проекта нового хвостохранилища.

Сегодня проводятся работы по внедрению проекта «Комплекс производства сгущенных отвальных хвостов обогатительной фабрики для проведения горнотехнической рекультивации карьеров № 1–3». Основной идеей проекта является сгущение хвостов обогатительной фабрики на сгустителях с подачей флокулянта, результатом которой станет пастообразная пульпа – она будет использоваться для рекультивации карьеров в качестве аналога водонасыщенным суглинкам. По сравнению с водой данный продукт обладает малой подвижностью и относительно невысокой проникающей способностью и склонен кольматировать гидравлические каналы в мелкообломочных грунтах. Часть пастообразной пульпы будет также направляться на закладочный комплекс подземного рудника для закладки отработанных камер.

Реализация данного проекта позволит:

•           реализовать этап горнотехнической рекультивации отработанных карьеров;

•           исключить размещение отходов путем разработки оптимальной технологии сгущения хвостов обогащения с дальнейшей транспортировкой их гидротранспортом для рекультивации карьеров № 1 и 3;

•           отказаться от строительства нового хвостохранилища с изъятием земель под промышленное использование.

Трудовая жизнь замечательных людей

Гайский ГОК никогда не смог бы пройти сквозь столь масштабные реконструкции и осуществить такой подъем производительности, если бы не сотрудники рудников и фабрики. Именно из их труда, их ежедневной и самоотверженной работы складываются успехи и достижения комбината.

Один из них, Полькин Владимир Николаевич, главный обогатитель Гайского ГОКа, трудится на предприятии почти 35 лет, с 1986 года: его путь начинался в должности ученика слесаря котельного цеха теплоэлектроцентрали, но спустя несколько лет, после окончания Свердловского горного института, в 1993 году Владимир Николаевич стал машинистом мельниц обогатительной фабрики.

С 1998 года, как один из опытных и квалифицированных работников, он регулярно принимал участие в мероприятиях по реконструкции фабрики, а в 2001 году благодаря своему труду и знаниям стал главным технологом, а позже и заместителем главного инженера комбината по гидротехническим сооружениям и обогащению. С января 2015 года Владимир Николаевич является главным обогатителем — начальником отдела по обогащению полезных ископаемых, и в его непосредственном подчинении находятся обогатительная фабрика, Центральная химическая и Центральная исследовательская лаборатории. Он принимал самое активное участие как в реконструкциях периода 2014–2019 гг., так и в остальных мероприятиях, призванных увеличить производительность и качество переработки.

Кроме того, в последние годы Владимир Николаевич активно способствовал всем нововведениям и модернизациям. При его участии была успешно пройдена процедура декларирования гидротехнических сооружений хвостохранилища обогатительной фабрики, произведено оснащение Центральной исследовательской лаборатории новым высокотехнологичным оборудованием для минералогического анализа. Коллектив предприятия ежегодно выполняет поставленные задачи: так, в 2019 году на фабрике объем переработки рудного сырья составил 9 154 953 т (8 993 884 т в сухом весе), а извлечение меди из руды подземного рудника составило 87,59 %.

Сегодня Гайский ГОК продолжает ставить перед собой амбициозные задачи и строить планы по дальнейшему улучшению производства, которые, благодаря всему коллективу комбината и особенно таким преданным своему делу сотрудникам, как Полькин Владимир Николаевич, обязательно станут реальностью, ведь за свою долгую историю комбинат уже не раз доказал, что возможно все.

Поделиться статьёй