Решения по сгущению для группы Taiyuan Iron & Steel Group

Группа Taiyuan Iron & Steel (Group) Co., Ltd. (TISCO) является крупным предприятием черной металлургии в Китае и прогрессивным изготовителем нержавеющей стали. Являясь дочерней компанией группы TISCO, Горнорудная Компания TISCO эксплуатирует такие железные рудники, как Jianshan Iron Mine, Ekou Iron Mine, Yuanjiacun Iron Mine (на стадии строительства - 2009 г.), известняковый рудник Dongshan Limestone Mine и доломитовый рудник Daguanshan Dolomite Mine.

Рудник Jianshan компании TISCO находится в округе Лоуфан провинции Шаньси в Китае, в 115 км от города Тайюань. С момента основания в 1992 году, Jianshan является основным поставщиком железного концентрата для TISCO. Технология обогащения включает три стадии дробления, три стадии измельчения, пять стадий магнитной сепарации и анионную обратную флотацию.

Предыдущий основной контур сгущения

Предыдущий основной контур сгущения хвостов на руднике Jianshan состоял из двух стадий сгущения, для которых требовалось больше времени и электроэнергии. Четыре потока хвостов, включая твердые вещества из обратной флотации (потоки хвостов № 2-5), разделялись на два традиционных сгустителя диаметром 53 метра, в которых они сгущались примерно до 35% твердого по массе в сгущенном продукте. Сгущенный продукт обоих сгустителей объединялся с потоком хвостов №1, потоком с более крупной фракцией твердого из магнитных сепараторов, а затем разделялся на еще два традиционных сгустителя диаметром 53 метра. Конечный сгущенный продукт с 40-45% твердого перекачивался на хвостохранилище, а слив из каждого сгустителя возвращался на предприятие.

Изначально производительность Jianshan в 2002 году по исходной руде составляла 6 млн. тонн в год, с потоком хвостов в 3,3 млн. тонн в год. После 2-го расширения в 2006 году производительность предприятия увеличилась до 9 млн. тонн в год, а поток хвостов - до 4,87 млн. тонн в год, в результате чего возникла необходимость улучшения системы транспортировки хвостов с учетом повышенной производительности.

Основные проблемы старого контура Jianshan заключались в следующем:

• Ограниченная производительность по хвостам в связи с низкой эффективностью существующих сгустителей (объем и плотность производимого материала)
• Высокое содержание твердого в оборотной воде из сгустителей, оказывающее отрицательное влияние на контур флотации и приводящее к потерям железа с хвостами

Проведение опытов

В 2006 компания TISCO привлекла шанхайский офис Metso Outotec для проведения опытов с целью определения оптимальной технологической схемы сгущения железосодержащих хвостов предприятия Jianshan. Были проведены комплексные динамические опыты с использованием лабораторного тестового сгустителя диаметром 94 мм. Предел текучести сгущенного продукта измеряли реометром Haake для моделирования требований к крутящему моменту граблин.

В ходе опытов была получена плотность сгущенного продукта в диапазоне 51,5~58,4% твердого по массе в опытной установке диаметром 94 мм , работающей с потоком материала в диапазоне 0,20~0,40 т/м 2 ч. Расход флокулянта составил около 20~40 г/т.

Компания Metso Outotec спроектировала лабораторный тестовый высокоскоростной сгуститель для проведения динамических опытов с непрерывной подачей в него материала питания и флокулянта. Этот сгуститель работал с такими же технологическими условиями, что и полномасштабный сгуститель, соответственно, такой техпроцесс симулирует производительность высокоскоростного сгустителя. Эффективность была подтверждена более чем тысячью серий опытов с близкой корреляцией результатов, полученных в ходе последующей успешной установки сгустителей. Для получения информации с целью определения типоразмеров и производительности сгустителя проводится анализ сгущенного продукта и слива.

Оптимальный сгуститель

Высокоскоростной сгуститель Metso Outotec (HRT) стал оптимальным решением, обеспечившим повышенную производительность и плотность сгущенного продукта на предприятии TISCO. В качестве возможных вариантов можно было использовать высококомпрессионный (HCT) или пастовый сгуститель (PT), которые обеспечивают повышенную плотность сгущенного продукта, но при пределе текучести пульпы всего в 113 Па и плотности сгущенного продукта в 58,4%, их применение не потребовалось. Основой успешного внедрения высокоскоростного сгустителя стало эффективное использование флокулянта с соответствующим разбавлением питания для достижения непрерывно высокой производительности (тонн в час на квадратный метр) при высокой плотности сгущенного продукта.

Преимущества высокоскоростного сгущения

Основой высокоскоростного сгустителя Metso Outotec является запатентованный высокоскоростной питающий колодец с авторазбавлением “Autodil”, который обеспечивает следующие преимущества:

• Улучшенное образование флокул благодаря оптимальному перемешиванию и продолжительности пребывания
• Поддержание плотности в питающем колодце для оптимальной флокуляции, независимо от скорости потока или плотности материала питания
• Равномерное распределение материала питания в чане сгустителя
• Отсутствие короткого замыкания пульпы
• Эффективное разбавление благодаря системе "Autodil"
• Отсутствие необходимости в отдельном чане деаэрации

Одностадийное сгущение

После монтажа нового 53-метрового высокоскоростного сгустителя Metso Outotec в него подается поток хвостов №1, а также все потоки после расширения производства. Потоки хвостов №2-5 из старого контура все еще подаются в два сгустителя с низкими стенками. Номинальная производительность 53-метрового сгустителя Metso Outotec должна была составить 3,67 млн. т/г, а максимальная - 4,65 млн. т/г, но на практике была достигнута производительность в 5,26 млн т/г. Однако, по результатам исходных опытов, очевидно , что имеется возможность достижения производительности даже свыше 7,00 млн. т/г. Новый сгуститель Metso Outotec успешно преодолел предыдущие технологические ограничения. В предыдущем контуре хвостов требовалось двухстадийное сгущение для переработки 3,3 млн. т/г хвостов. Теперь всего один высокоскоростной сгуститель может перерабатывать более 5,2 млн. т/г с получением сгущенного продукта, содержащего 53-60% твердого по массе, при этом, по информации Tisco, эффективность перекачки и хвостовой системы увеличилась на 10-15%. Благодаря повышенному содержанию твердого в сгущенном продукте, такое сокращение объемов перекачиваемого материала обеспечивает повышенную производительность перекачки.

Экономия эксплуатационных затрат

Монтаж нового сгустителя привел к существенной экономии эксплуатационных затрат. В результате применения меньшего количества более эффективных приводов сгустителя и снижения скорости откачки сгущенного продукта снизился расход электроэнергии. По словам представителя TISCO, “за один год экономия электроэнергии составила порядка 1,5 млн. юаней”.

Значительно улучшилась прозрачность слива, с 8,0% по массе до менее чем 150ppm. Существенное улучшение прозрачности слива позволило более эффективно извлекать воду и использовать ее повторно в качестве технической воды. Это обеспечило составной эффект для техпроцесса, в результате чего улучшилась флотация и снизился объем потерь железа с хвостами.

Сокращение объемов работ по техобслуживанию

Помимо высокой производительности и прозрачности слива, высокоскоростной сгуститель Metso Outotec также снискал успех у специалистов TISCO по эксплуатации и техобслуживанию, так как он обеспечил непрерывную и бесперебойную работу и простое техобслуживание. В сгустителе применяется система привода с центральной колонной Metso Outotec, состоящая из гидравлической силовой установки и многошестеренного привода с поворотным кольцом. В ней также реализовано три уровня защиты привода, т.е. подъем граблин, электрическое отключение и гидравлический предохранительный клапан, обеспечивающие более безопасную и надежную работу системы укладки хвостов.

Будущее

Новый 53-метровый сгуститель успешно обеспечил повышенную производительность и плотность сгущенного продукта, а также упростил хвостовое хозяйство.

Данный сгуститель работает с постоянной эффективностью по назначению и производит чистый слив и сгущенный продукт с повышенным содержанием твердого. Технологический опыт Outotec в очередной раз продемонстрировал высокий стандарт качества и обеспечил многочисленные преимущества системы переработки хвостов на предприятии Jianshan.

TISCO Jianshan и Outotec крайне удовлетворены эффективностью 53-метрового сгустителя и намерены сотрудничать по проектам сгущения в будущем.

* Компания Metso Outotec была создана 1 июля 2020 года посредством объединения предприятий Metso Minerals и Outotec. Данный пример из практики был описан до объединения, и в нем упоминается предыдущее название компании.