Обзор и анализ исследований по разработке технологий подготовки к металлургическому переделу комплексных железных руд. Справочные данные

А. А. Панычев







ОБЗОР И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДГОТОВКИ К МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМУ ПЕРЕДЕЛУ КОМПЛЕКСНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД


СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ


Монография















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 622.341/.7:669.1
ББК 33.4+34.32
     П16


Рецензенты:
профессор, доктор технических наук (Магнитогорский горно-технический университет им. Г. И. Носова)
Ячиков Игорь Михайлович;
доцент, кандидат технических наук (НИТУ «МИСиС») Братковский Евгений Владимирович




        Панычев, А. А.

П16      Обзор и анализ исследований по разработке техноло-
     гий подготовки к металлургическому переделу комплексных железных руд. Справочные данные : монография / А. А. Панычев. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 148 с. : ил., табл.
         ISBN 978-5-9729-1249-0

         Приводится обзор результатов исследований по составу комплексных труднообогатимых железных руд Ха-лиловского хребта отрогов Южно-Уральских гор, различным способам обогащения, включая интенсификацию процесса магнетизирующего обжига и новый способ магнитного обогащения.
         Для научных и инженерно-технических работников горного профиля.


УДК 622.341/.7:669.1
                                            ББК 33.4+34.32



ISBN 978-5-9729-1249-0 © Панычев А. А., 2023

                     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                     © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ..........................................5

ГЛАВА 1. ДОРАЗВЕДКА И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ОРСКО-ХАЛИЛОВСКОГО РАЙОНА........................9

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ КОМПЛЕКСНЫХ
БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД ХАЛИЛОВСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ....................................19

ГЛАВА 3. КРАТКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ
ПО ОБОГАЩЕНИЮ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД...............33

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЖИГМАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ
ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД......................44
4.1. Общие сведения..............................44
4.2. Восстановительный обжиг комплексной железной руды
Халиловского месторождения - Уралмеханобр 1933 г.49
4.3. Исследование магнетизирующего обжига аккермановской
руды - ЦНИИЧМ 1955 г.............................54
4.4. Исследование магнетизирующего обжига аккермановской
руды - Механобрчермет 1971 г.....................74
Выводы по разделу................................83

ГЛАВА 5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА
МАГНЕТИЗИРУЮЩЕГО ОБЖИГА РУДЫ.....................84
5.1. Изучение вещественного состава сырья........84
5.2. Результаты исследований влияния карбоната кальция
на обжиг руды....................................87
5.3. Промышленные испытания добавки карбоната кальция
на магнетизирующий обжиг руды....................98
5.4. Исследования обогатимости комплексных руд...98

3

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КОНГЛОМЕРАТОВ...................................102

ГЛАВА 7. ОСОБЕННОСТИ ОКУСКОВАНИЯ ОТСЕВОВ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД И КРИЧНОЙ МЕЛОЧИ...........109

ГЛАВА 8. НОВЫЙ СПОСОБ МАГНИТНОГО
ОБОГАЩЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ...........................................123

Заключение......................................126
Обсуждение результатов..........................126
Справочные данные...............................129
Список использованной литературы................136
Приложение......................................141


4

ВВЕДЕНИЕ


     В последние десятилетия экономическое развитие многих стран происходит благодаря бурному росту добычи и переработки минерально-сырьевых ресурсов Земли. Происходит истощение мировых запасов полезных ископаемых. В связи с этим основной стратегией промышленно-развитых стран мира должно являться обеспечение их экономического роста при снижении затрат на единицу производимого продукта. Это может быть обеспечено за счёт применения новых ресурсо- и недросберегающих технологий добычи и переработки минерального сырья, комплексных технологий переработки, обеспечивающих наиболее полное извлечение полезных компонентов, производство дополнительных видов продукции, минимизацию отходов производства и устранение вредных выбросов.
     Россия перед другими странами имеет значительное преимущество в виде огромного потенциала минеральных и топливно-энергетических ресурсов. К сожалению, это не стимулирует повышение глубины эффективности переработки добываемых природных ресурсов, что наносит ущерб нашим последующим поколениям. Одновременно с этим, в России необходимо снижать уровень загрязнения окружающей среды. Это возможно только при устранении использования устаревших технологий и оборудования. Наибольшую важность приобретает необходимость разработки технологий наиболее полного извлечения полезных компонентов из комплексных руд.
     После развала СССР промышленность России лишилась некоторых важных, в стратегическом плане, месторождений. В наибольшей степени это касается крупных месторождений хромовых и марганцевых руд, в меньшей степени железных, никелевых и других руд. В условиях резкого увеличения производства в мире нержавеющих, жаростойких и высокопрочных сталей в России ощущается острый дефицит хрома, марганца, нио

5

бия, кобальта, вольфрама, молибдена из-за ограниченных запасов соответствующих рудных месторождений. Обеспечение металлургических предприятий Урала железными и никелевыми рудами неудовлетворительное. Вместе с тем, на Урале имеется много крупных и небольших месторождений комплексных руд содержащих железо, хром, никель, кобальт и другие сопутствующие металлы. Например, в Свердловской области запасы Серовского месторождения бобово-конгломератовидных железных и охристых железо-никелевых руд составляют около 1 млрд т со средним содержанием по месторождению, %: Fe - 36,62; Cr - 1,62; Ni - 0,22; Co - 0,02; Mn - 0,12; TiO2 - 0,65; P - 0,15; S - 0,09; SiO2 - 15,65; AI2O3 - 15,64. В охристых рудах среднее содержание железа составляет 41,39 %, хрома - 1,44 %, никеля - 0,73 %, кобальта - 0,06 %. Силикатные руды, имеющие более высокое содержание никеля и кобальта, перерабатываются на Режевском и Уфалейском никелевых заводах. При отработке силикатных никелевых руд бобово-конгломератовидные железные руды в количестве 60 млн т попадают во вскрышу карьера. В настоящее время бобово-конгломератовидные железные руды не перерабатываются из-за трудности их обогащения, хотя представляют интерес для получения хромоникелевого чугуна и низколегированных сталей. Институтом металлургии УрО РАН и Уралмеханобром были предложены схемы комплексной переработки железохромоникелевых руд с извлечением основных полезных компонентов и минимальным количеством отходов, но они пока не реализованы. Аналогичные минеральный и химический составы, а также проблемы их переработки имеют железохромоникелевые руды Алапаевского, Елизаветинского и других месторождений в Свердловской и Челябинской областях.
     Группа Орско-Халиловских месторождений в Оренбургской области - Аккермановское, Орловское, Новопетропавловское и другие более мелкие представлены конгломератовидны

6

ми, бобово-оолитовыми, глинисто-охристыми, охристыми и сидеритовыми разновидностями. Запасы руд составляют около 300 млн т. Среднее содержание компонентов в рудах, %: Fe - 38,8; Cr - 1,14; Ni - 0,45; Cu - 0,013; P - 0,21; S - 0,13; SiO2 - 21,5; AI2O3 - 9,8; CaO - 1,33; MgO - 1,29; MnO - 0,31; TiO2 - 0,48; ППП - 10,30. В небольших количествах присутствуют кобальт, ванадий, германий.
     С изменением цен на рудное сырьё, топливо и металлы, а также совершенствованием технологии производства чёрных и цветных металлов изменилась потребительская ценность природнолегированных руд. Ранее железохромоникелевую руду с содержанием никеля более 1 % считали никелевой и направляли её на никелевые заводы, а руду с меньшим содержанием никеля использовали для производства хромоникелевого чугуна и низколегированных марок сталей. В связи с увеличением потребности в никеле для производства нержавеющих и коррозионностойких сталей к никелевым начали относить окисленные железоникелевые руды с содержанием никеля 0,3-0,6 %. Однако при существующих технологиях производства никеля из окисленных руд железо не извлекается и уходит в отвалы со шлаком. Это расточительные технологии. В современных условиях для рационального использования минерально-сырьевых ресурсов необходимо разрабатывать технологии с максимальным извлечением всех ценных компонентов.
     Для вовлечения в переработку комплексных бурожелезняковых руд Серовского и Орско-Халиловского месторождений различными научными и производственными коллективами, начиная с 20-х годов прошлого столетия, было проведено много работ по обогащению руд и их дальнейшей переработки с получением металла. Наибольшее количество работ было проведено для железохромоникелевых руд Орско-Халиловской группы месторождений, как первичной железорудной базы Орско-Халиловского металлургического комбината для выпуска леги

7

рованных марок сталей. Строительство комбината планировали в 30-е годы, начали строительство в годы Великой Отечественной войны. Первый чугун на ОХМК на доменной печи № 1 получили 5 марта 1955 года. В последующие годы в г. Новотроиц-ке был построен комбинат с полным металлургическим циклом, производившим около 4 млн т металлопроката, в основном низколегированных и легированных марок сталей. После 2002 года добычу железохромоникелевых руд, получение из них природнолегированного чугуна для машиностроения и выплавку стали с использованием этого чугуна на ОХМК (сейчас ОАО «Уральская сталь») постепенно прекратили.
     В связи со сложившимся для Урала дефицитом железных, хромовых и окисленных никелевых руд представляет интерес проанализировать выполненные работы и рассмотреть дальнейшее возможное развитие технологий производства.

8

ГЛАВА 1


ДОРАЗВЕДКА И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОРСКО-ХАЛИЛОВСКОГО РАЙОНА



      Изучение руд на обогатимость в большей мере проводилось институтом Механобр, начиная с 1932 по 1981 годы, а именно - 1932, 1934, 1940, 1948, 1953, 1958, 1977 и 1981 гг. В разные годы к изучению труднообогатимых бурожелезняковых руд подключались другие исследователи: в 1933 году Урал-механобра, в 1941 году фирмы Лурги (Германия), в 1955 году ЦНИИЧМ, в 1960-1961 гг. Челябинского НИИ Металлургии, в 1971 году Механобрчермета. С 1970 по 1990 год над проблемой рационализации обогащения Аккермановских руд работал Па-нычев А. А. в созданной им Лаборатории обогащения при Ак-кермановском рудоуправлении.
      На железистые конгломераты, ранее использовавшиеся как строительный камень при постройке жилых домов в г. Но-вотроицке, впервые обратил внимание главный геолог Горного управления Орско-Халиловского металлургического комбината Рудницкий И. Л. только в 1956 году, когда на большинстве запасов уже была расположена промышленная площадка комбината со всеми инженерными сетями и коммуникациями. В апреле 1956 года горное управление ОХМК произвело отбор из железнодорожной выемки вблизи железнодорожного моста в г. Новотроицке двух качественных проб конгломератов с признаками железистого орудения. Отобранные пробы конгломератов были изучены в научно-исследовательской лаборатории завода «Сибэлектросталь». Затем в 1958 году на восточном склоне Красного дола, вблизи г. Новотроицка, была отобрана проба

9

конгломератов весом 600 т. В августе 1958 года проба была доставлена на завод «Сибэлектросталь» для проведения укрупнённых исследований. Результаты обогащения этой пробы дали положительные результаты [3].
     Восточной геолого-разведочной экспедицией (Костарев Г. Л.) в 1958-1961 гг. была проведена поисковая разведка и подсчитаны запасы железистых конгломератов по категории С₂. Общие запасы определились в количестве 149469,5 тыс. т со средним содержанием железа 18,99 %, в том числе запасы с содержанием железа более 20 % (22,73 %) составили 5267,8 тыс. т. Под застройкой оказалось 92226 тыс. т руды. Почему Иосифом Леонтьевичем Рудницким это месторождение не было поставлено на государственный баланс - неизвестно.
     Не поставленное на баланс месторождение выпало из поля зрения государственных органов и специалистов до 1998 года. В этом году Панычевым А. А. была отобрана проба по Красному долу и совместно с исследователями ОАО «Механобр-инжини-ринг» (Тациенко П. А., Сентемова В. А.) проведены испытания на обогатимость руды. Работа была сориентирована на переработку руды сухим способом на простаивающих производственных мощностях ОХМК. Результаты были приемлемыми, однако с большими потерями в хвостах полезных компонентов железа и никеля. Дальнейшие исследования в 1999-2005 гг. привели к разработке рациональной схемы обогащения этих руд, названных в дальнейшем маггемитовыми.
     А 3 июля 2005 года Панычевым А. А. было обнаружено рудопроявление кусковых маггемитовых руд, расположенное в Гайском районе Оренбургской области, в 2 км на юг от Новогеоргиевского месторождения бурожелезняковых руд. Методы обнаружения - визуальный, магнитометрический с помощью компаса и магнитометра М-27, а также раскопкой борозд. Рудопроявление простирается с юго-запада на юго-восток. Площадь рудопроявления представлена на юго-западе сопкой высотой

10

около 100 м, в диаметре около 75 м, с углами откоса 60° (юг), 45° (запад), 30° (восток), на юго-востоке переходящее в плато под углом 10-15°. Рудоносность проявляется по простиранию около 600 м, по ширине залежи от 150 м до 400 м. Была отобрана проба весом около 200 кг. Её химический анализ следующий, %: Беобщ. — 52,5; FeO - 0,8; Ре20з — 74,2; SiO2 - 6,01; CaO - 0,14; S - 0,015; NiO - 0,55; P2O5 - 0,18; AI2O3 - 2,2; MnO - 0,61; MqO - 0,21; ТЮ2 - 0,10; Cr - 1,66; п.п.п. - 10,47. Авторские прогнозные запасы составляют не менее 10 млн т. В Роснедра и Оренбургнедра подана заявка на регистрацию рудопроявления маггемитов с просьбой рассмотрения возможности проведения дальнейших геологоразведочных работ.
      Ниже показаны участники и некоторые фрагменты работ в полевых условиях по поиску маггемитов. Руководитель Паны-чев Анатолий Алексеевич, ответственный исполнитель Никонова Алена Петровна и двое рабочих.


11