Анна Кислицына
Увеличение производительности, внедрение новых технологий, освоение выпуска уникальной продукции — основные задачи масштабной модернизации, которая проводится на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа (входит в состав компании «Металлоинвест»). В ходе работ предприятие находит новые возможности для оптимизации процесса переработки сырья, совершенствуя оборудование, и успешно применяет инновационные подходы.
Путь переработки
Обогатительная фабрика Лебединского ГОКа рассчитана на ежегодный выпуск более 20 млн тонн железорудного концентрата. В состав обогатительного комплекса входят корпус обогащения, система оборотного водоснабжения, а также цех по дообогащению концентрата, продукция которого используется как сырьё для металлургических переделов компании «Металлоинвест»: это фабрика окомкования Лебединского ГОКа или Оскольский электрометаллургический комбинат им. А. А. Угарова (ОЭМК). Кроме того, в состав фабрики входит участок по сушке концентрата.
Технология переработки железистых кварцитов, поступающих на фабрику, предполагает одну стадию дробления, которое проводится при помощи дробилок конусного крупного дробления ККД 1500×180 до крупности 0–350 мм. После этого руда поступает в цех обогащения, состоящего из трёх участков. Компоновка оборудования позволяет использовать несколько вариантов схем выпуска концентрата с массовой долей железа менее 69,5 %:
Схема с трёхстадиальным измельчением и соотношением объё-мов по стадиям 2:1:1, которая позволяет поддерживать заданное качество концентрата при изменении качества исходной руды.
Схема с двухстадиальным измельчением с соотношением объё-мов мельниц по стадиям 1:1, использование которой ограничивается качеством руды, так как при снижении качества исходного сырья снижается и качество концентрата.
Схема с двухстадиальным измельчением с соотношением объё-мов мельниц по стадиям 2:1, использование которой позволяет выключить часть технологического оборудования (при вынужденных простоях). Однако при этом снижаются качество выпускаемого концентрата и производительность секции по концентрату.
Участок обогащения № 1 (УО-1) включает восемь технологических секций. Компоновка оборудования позволяет использовать все три схемы производства концентрата. В первой стадии измельчения установлены мельницы мокрого самоизмельчения ММС 70×23 (16 ед.), во второй и третьей стадиях — мельницы рудно-галечного измельчения МРГ 45×75. Обогащение осуществляют на магнитных сепараторах барабанного типа и магнитных дешламаторах.
Участок обогащения № 2 (УО-2) также включает восемь технологических секций. Компоновка оборудования позволяет использовать только схему с соотношением объёмов 1:1. На первой стадии измельчения используют мельницы мокрого самоизмельчения ММС 90×30 (6 ед.) и ММС 95×29 (2 ед.), во второй стадии — мельницы рудно-галечные МРГ 55×75. Кроме того, схема обогащения предполагает использование магнитных сепараторов барабанного типа и магнитных дешламаторов.
Также на участке обогащения № 2 установлена технологическая секция № 9, главной задачей которой является переработка избытка гали и скрапа (продукта измельчения гали), поступающих из УО-1 и УО-2. В состав секции входят две мельницы шарового рудно-галечного измельчения МШРГУ 45×60. Обогащение осуществляется на магнитных сепараторах и магнитных дешламаторах.
Участок обогащения № 3 (УО-3) включает пять технологических секций, оборудованных мельницами мокрого самоизмельчения ММС 90×30 (4 ед.), ММС 95×29 (5 ед.), ММС 93,5×31 (1 ед.). Компоновка оборудования позволяет использовать все три схемы производства концентрата.
Конечным продуктом цеха обогащения является железорудный концентрат с массовой долей железа менее 69,5 %, часть которого направляют на фабрику окомкования для производства неофлюсованных окатышей. Другая часть концентрата поступает на дообогащение с целью получения железорудного концентрата с массовой долей железа более 69,5 %. Остальной объём железорудного концентрата с массовой долей железа менее 69,5 % отгружают потребителям на внутреннем и внешнем рынках.
Планомерное обновление
Лебединский ГОК — крупнейшее предприятие России и СНГ по обогащению железной руды, производству высококачественного железорудного сырья и металлоресурсов. Такой статус предполагает и высокую ответственность перед потребителями: комбинату необходимо обеспечивать выпуск продукции с заданными параметрами и в требуемых рынку объёмах. Для этих целей на обогатительной фабрике ГОКа регулярно проводится модернизация и совершенствование процессов переработки.
Так, одним из важных проектов стала модернизация технологической секции № 9, реализованная в 2023 г. В ходе работ была проведена замена основного технологического оборудования участка — сепараторов и дешламаторов, автоматизирована система классификации, обеспечивающая увеличение выпуска продукции с требуемым гранулометрическим составом.
На рудно-галечном тракте секции дополнительно смонтирована II стадия грохочения и дробления. Также по итогам модернизации возросла и производительность шаровых мельниц.
В ходе работ было предусмотрено и внедрение современных средств автоматизации. Так, сейчас контроль параметров техпроцессов и мониторинг работы оборудования проводится при помощи автоматизированной системы управления. Задача системы — в онлайн-режиме вести сбор и анализ данных, подавать сигнал в случае обнаружения отклонений от заданных значений, обес-печивать стабильность и безопасность производственных процессов.
Сейчас Лебединский ГОК реализует проект реконструкции технологической секции № 9, предусматривающий замену дробилок Hydrocone Н-6800 на новые и установку дробилок второй стадии в замкнутом цикле с грохотами. Это снизит крупность дроблёного продукта, подаваемого в шаровые мельницы, до 95 % класса крупности менее 10 мм (Р 95 % = 10 мм). Уменьшение крупности приведёт к увеличению производительности существующих мельниц МШРГУ 45×60 до 180 т/ч, что обеспечит прирост производительности мельниц УО-1 и УО-2 за счёт бóльших объёмов вывода избытка гали и скрапа.
Одновременно с увеличением производительности оборудования технологической секции № 9 решается вопрос повышения качества выпускаемого концентрата. Проектом предусмотрено увеличение массовой доли Feобщ в концентрате 9-й секции на 0,26 %. Для этого предполагается замена гидроциклонов на автоматизированные системы разделения суспензий руд, а также замена магнитных сепараторов и дешламаторов.
Производительное оборудование и новые технологические решения позволят комбинату ежегодно выпускать дополнительно до 250 тыс. тонн высококачественного концентрата.
В прошлом году ГОК начал реализацию проекта по модернизации ещё одной технологической секции — № 11. Работы проводились в сентябре 2024 года во время капитального ремонта.
В результате модернизации предприятию удалось достичь следующих целей:
• Была увеличена производительность мельницы ММС 70х23. Уменьшение живого сечения бутары мельницы позволило перераспределить избыток гали на реконструированную технологическую секцию № 9 и снизить количество подрешётного продукта бутары (питание классификатора). Это снизило нагрузку на классификатор и увеличило время работы технологической секции № 11 с выводом гали. Производительность оборудования выросла примерно на два процента. Более точная оценка результата будет сделана после полного цикла работы, от одного капитального ремонта до другого.
• Проведена замена разгрузочной решётки мельницы ММС (решётка 60 мм установлена вместо решётки 55 мм). Это позволило увеличить дополнительный вывод гали на технологическую секцию № 9.
• Были усилены спирали классификатора. Данная мера потребовалась в связи с тем, что повышенный выход промпродукта с мельницы ММС перегружал спирали классификатора. Нижние витки спиралей быстро изнашивались, лопасти спирали классификатора задирались, повреждали футеровку, а при обрыве фрагменты лопасти попадали в песковый жёлоб. Из-за этого возрастала нагрузка на мельницу. Конструкцию спиралей усилили. Четыре нижних витка двух спиралей были утолщены, установлены дополнительные рёбра жёсткости между лопастями.
«Трудная» галя
Модернизация двух секций позволила обогатительной фабрике ГОКа оптимизировать процесс работы с кусковой рудой критического класса крупности –60+25 мм, т. н. «рудной галей», которая образуется в процессе самоизмельчения в мельницах и является измельчаемым материалом для мельниц второй и третьей стадий измельчения. В процессе истирания гали в рудно-галечных мельницах образуется скрап. Галя и скрап характеризуются не только критической крупностью, но и повышенной прочностью, а также непостоянством количества. Возврат указанных продуктов в первичные мельницы самоизмельчения снижает их производительность, увеличивает циркуляцию, дестабилизирует процесс самоизмельчения. Путь к стабилизации и повышению производительности процесса самоизмельчения — внедрение рациональных технических решений по доработке избытка гали и скрапа.
Проектом развития участка обогащения № 2 была предусмотрена технология самоизмельчения с выводом избытка гали и скрапа и переработкой на отдельной секции № 9. Секция перерабатывала избыток гали и скрапа методом шарового измельчения только с участка обогащения № 2. В период с 2003 по 2005 г. была проведена реконструкция технологической секции № 9 с внедрением операции додрабливания избытка рудной гали и скрапа до крупности 14 мм с последующим измельчением в существующих шаровых мельницах. В результате была увеличена производительность технологической секции № 9, что обеспечило возможность переработки избытка гали и скрапа участка обогащения № 1 дополнительно к избытку гали и скрапа участка обогащения № 2.
Таким образом, доработка избытка гали и скрапа участков обогащения № 1 и 2 осуществлялись по технологической схеме, которая предусматривала получение железорудного концентрата с массовой долей железа менее 69,5 % по схеме шарового измельчения в одну стадию с двумя стадиями классификации и тремя стадиями обогащения. Перед измельчением осуществлялось предварительное дробление гали и скрапа до крупности 14 мм в конусных дробилках Hydrocone Н-6800.
Достигнутая производительность шаровой мельницы технологической секции № 9 за 2021 г. составила 150,6 т/ч. Такой производительности недостаточно для переработки избытка гали и скрапа УО-1 и УО-2, объёмы которых увеличились в результате замены мельниц ММС на мельницы большего размера. Замена мельниц ММС на основных участках обогащения обусловила необходимость проведения технического перевооружения или реконструкции технологической секции № 9. По результатам сравнения технико-экономических показателей разных вариантов реконструкции секции как наиболее эффективный был выбран вариант, предусматривающий организацию дробления в замкнутом цикле с грохочением. Реализация данного инвестиционного мероприятия позволит увеличить производительность головного оборудования секции № 9 (мельницы МШРГУ 45×60 (мельница шаровая рудно-галечная)) до 180 т/ч, при этом выбранный вариант реконструкции не требует строительства новых корпусов и объектов.
Технологическое оборудование для додрабливания рудной гали и скрапа планируется разместить на существующих площадях УО-1 и УО-2.
Впереди — освоение уникальной продукции
Сейчас Лебединский ГОК ведёт строительство корпуса флотационного обогащения концентрата. Этот проект позволит повысить эффективность извлечения железа из руды, при этом увеличив его содержание и в концентрате.
После завершения проекта предприятие сможет производить до 10 млн тонн концентрата с содержанием железа более 71 % и низким содержанием оксида кремния — до 1,23 %. Железорудный концентрат с подобными характеристиками практически не имеет аналогов у отечественных и зарубежных производителей.
Планируется, что новый корпус начнёт работу уже в III квартале 2026 года. Объём инвестиций компании «Металлоинвест» в проект составит более 6 млрд рублей.
— Флотационный концентрат, или т. н. «суперконцентрат», представляет собой высококачественное сырьё для производства агломерата, окатышей премиум-класса и прямовосстановленного железа, — отметил управляющий директор Лебединского ГОКа Ильдар Искаков. — Новый продукт позволит повысить технико-экономические показатели металлургических переделов и обеспечит снижение выбросов углекислого газа при производстве стали. Освоение такой продукции не только обеспечит нам конкурентные преимущества на рынке, но и станет первым звеном в реализации инновационного подхода в технологическом перевооружении и строительстве новых объектов «Металлоинвеста».
