Испытания дробилки комбинированного действия ДКД-300 на ОФ №12 Удачнинского ГОКа при обработке руды трубки «Зарница»

УДК 622.73/75

Испытания дробилки комбинированного действия ДКД-300 на ОФ №12 Удачнинского ГОКа при обработке руды трубки «Зарница»

Ю.М. Григорьев, А.И. Матвеев, А.В. Прокопенко, Л.В. Савицкий

Приведены результаты исследования дезинтеграции кимберлитовых руд трубки «Зарница» на дробилке комбинированного ударного действия ДКД-300. Выявлено, что процесс разрушения исходной руды идет с более высокой эффективностью дробления и с удовлетворительной сохранностью природного качества кристаллов алмазов.

Ключевые слова: Удачнинский ГОК, трубка «Зарница», кимберлит, дробилка ДКД-300, дробление, удельный расход электроэнергии, алмаз, сохранность, окрашенный алмаз-индикатор.

The results of studies of kimberlite ore disintegration of the pipe «Zarnitza» by the combined impact crusher DKD-300 are presented. It is shown that the process of destruction of initial ore goes with higher efficiency of crushing and with satisfactory safety of natural quality of diamond crystals.

Key words: GOK Udachny, pipe Zamitza, kimberlite, crusher DKD-300, crushing, energy consumption, diamond, safety, colored diamond indicator.

В связи с ухудшением сырьевой базы компании АК «АЛРОСА», переводом части основных месторождений с открытой добычи на подземную возникает необходимость вовлечения в переработку забалансовых, бедно товарных руд и отдаленных месторождений, которые планируются к отработке технологией сухого обогащения. Для обкатки разрабатываемых технологических схем и нового оборудования в условиях отрицательных температур в Айхальском ГОКе на борту карьера тр. «Сытыканская» смонтирована пилотная установка сухого обогащения (УСО) производительностью 60 т/ч с получением грубых алмазосодержащих концентратов и последующей их доводкой на фабрике №8 с целью получения исходных данных к ТЭО по разработке фабрик для сухого обогащения промышленных масштабов.

На основании обобщения и анализа результатов ранее проведенных промышленных испытаний технологии рудоподготовки можно заключить, что технико-экономические показатели работы УСО во многом зависят, особенно при конечной крупности дробления до 5 мм, от эффективности процесса второй стадии дробления в роторной дробилке №-1007, которая напря-

ГРИГОРЬЕВ Юрий Михайлович - д.ф.-м.н., зав. каф. ФТИ СВФУ, акад. АН РС(Я), grigyum@ysu.ru; МАТВЕЕВ Андрей Иннокентьевич - д.т.н., зав. лаб. ИГДС СО РАН, акад. АН РС (Я), a.i.matveev@igds. ysn.ru; ПРОКОПЕНКО Александр Васильевич - зав. лаб. ОАО «Иргиредмет», prok@irkutsk.ru; САВИЦ-КИИ Леонид Валерьевич - к.т.н., зав. лаб. Института «Якутнипроалмаз», savitskiyVB@alrosa.ru.

мую обусловлена состоянием износа рабочих молотов и наковален [1-5]. Так, выход нагрузки на схему грохочения и обогащения УСО может изменяться от 350-400% от исходного (при оптимальной работе КР-1007) до 900-1270% от исходного - при сильно изношенных рабочих органах. Это, в свою очередь, обусловило вести поиск более эффективного дробильного оборудования для разрабатываемой технологии сухого обогащения, в рамках которого были проведены технологические испытания роторной инерционной дробилки комбинированного действия ДКД-300, разработанной ИГДС СО РАН с целью выявления возможности использования ее во второй стадии дробления УСО [6].

Роторная дробилка комбинированного действия имеет 6 роторов диаметром 300 мм: два верхних и четыре нижних (рис. 1). Загружаемый в дробилку ДКД-300 рудный материал равномерно подается в загрузочный патрубок и при помощи делителя двумя равноценными потоками подается через питающие лотки на роторы первичного дробления, которые при ударе сообщают импульс кускам породы. Под действием этого импульса куски породы в центре дробилки сталкиваются под углом. Далее породы с разрушенной структурой отбрасываются по направлению результирующего импульса к ударной поверхности встречно вращающихся основных роторов вторичного дробления, где фактически происходит дезинтеграция горной породы. Затем разрушенные частицы отбрасываются к дополнительным роторам вторичного дробления, которые работают синхронно с ос-

б

а

Рис. 1. Роторная инерционная дробилка комбинированного действия ДКД-300: а - принципиальная схема дробилки; б - общий вид дробилки. 1 - корпус; 2 - делитель; 3 - загрузочный патрубок; 4 - роторы первичного дробления; 5 - дополнительные роторы вторичного дробления; 6 - основные роторы вторичного дробления; 7 - разгрузочный патрубок

новными роторами вторичного дробления. Синхронность работы роторов вторичного дробления обеспечивает встречное столкновение частиц в центре корпуса дробилки, представляющего собой зону активного ударного столкновения. Продукты дезинтеграции по размеру менее зазора между лопастями вращающихся роторов просыпаются вниз между роторами и выгружаются через разгрузочный патрубок. Крупность помола регулируется величиной наименьшего зазора между лопастями роторов первичного дробления и дополнительных нижних роторов. Для регулирования величины зазора дробилка снабжена подъемно-спусковым приспособлением дополнительных роторов. Кроме этого, регулировка величины зазора между лопастями роторов, а, следовательно, степени дробления, может производиться с помощью установки роторов с различным размахом лопастей. Более крупные частицы, попадая на поверхности дополнительных роторов, постоянно выбрасываются вверх, пока не измельчатся до окончательной требуемой крупности помола. Вращение всех пар роторов синхронизировано между собой.

Для проведения настоящих испытаний на обогатительной фабрике №12 Удачнинского ГОКа была отобрана крупнообъемная проба исходной руды тр. «Зарница» после крупного

дробления ее в конусной дробилке ККД 1500/270 ГРЩ с головного конвейера ГЛК путем выборки и удаления кусков руды крупнее 100 мм, оставшаяся на конвейере руда крупностью -100+0 мм была загружена в 5 контейнеров общей массой 13 т.

Опытно-промышленные испытания дробилки комбинированного действия ДКД-300 проводились на 2-й очереди ОФ №12 на отметках +27,40 м и +23,20 м. Для этого была смонтирована установка (рис. 2), включающая в себя: бункер питания (1), вибрационный питатель (2), дробилку ДКД-300 (3) и бункер дробленого продукта (4). Дробленый продукт из бункера заводился в пульподелитель обесшламливаю-щих воронок действующей технологической схемы фабрики с последующей подачей дробленого материала дробилки ДКД-300 (совместно с обрабатываемым рудным материалом на фабрике №12) в зумпф грунтовых насосов и перекачкой его в обесшламливающие воронки грохотов второй стадии рассева. Испытания дробилки осуществлялись в открытом цикле ее работы при скорости вращения роторов 1500 мин-1 и величине зазора между нижними роторами 10-15 мм.

Технологические испытания проведены при трех разных производительностях 5,8 т/ч, 12,2 т/ч и 15,2 т/ч. По гранулометрическому составу питание дробилки в период испытаний на 86,2% было представлено материалом крупностью

Рис. 2. Установка для проведения испытаний роторной дробилки ДКД-300 на фабрике №12 Удачнинского ГОКа: а - принципиальная схема установки; б - общий вид установки. 1 - бункер дробилки ДКД-300; 2 - грохот-питатель с регулируемой частотой вибрации; 3 - дробилка ДКД-300; 4 - емкость для дробленого продукта ДКД-300; 5-6 - зумпф с насосом действующей технологической схемы 2-й очереди ОФ №12

0,1 1 10 100

Размер отверстий сит, мм

Рис.3. Кривые крупности питания и разгрузки дробилки ДКД-300

-100+5 мм, в том числе классами крупности -100+35, -35+10 и -10+5 мм - соответственно на 42,3; 36,2 и 7,7% (рис. 3). Расчетный средневзвешенный диаметр зерна рудного материала пробы составлял 36,8 мм.

В результате испытаний установлено, что степень дробления получена 4,8-6,8 (в среднем 5,5), а степень сокращения материала по классам крупности +10 мм и +5 мм - соответственно 2,76-5,13 и 1,69-2,54 (в среднем 3,46 и 1,97).

Потребляемая мощность электропривода дробилки зафиксирована 13,1-14,8 кВт (в среднем 13,8 кВт), при этом удельный расход электроэнергии по экспериментам составил 0,86-2,31 кВтч/т (в среднем 1,24 кВтч/т). Величина циркулирующей нагрузки по классам +10 мм и +5 мм, рассчитанная с учетом замельчения в циркулирующей нагрузке (принятого равным 10%), получена в среднем соответственно - 34 и 94%.

На рис.4 наглядно просматривается, что при повышении производительности дробилки с 5,2 до 12,2-15,2 т/ч показатели дробления ухудшаются: степень дробления снижается с 6,8 до 5,34,8; сокращение материала по классам крупности +10 мм и +5 мм - соответственно с 5,13 до 3,24-2,76 и с 2,54 до 1,89-1,69; выход вновь образованного класса мельче 1,2 мм уменьшается с 18,8 до 12,8-10,8%. При этом удельный расход электроэнергии на дробление рудного материала заметно снижается с 2,31 до 1,21-0,86 кВтч/т.

Сопоставляя данные ранее выполненных работ по поиску эффективного оборудования для додрабливания продуктов циркуляций установки сухого обогащения, следует отметить, что дробление рудного материала в машине Ватас В6100 менее эффективно, чем в существующей на УСО дробилке №-1007. Так, степень дробления кимберлитов трубок «Сытыканская» (2004 г.) и «Зарница» (2005 г.) в дробилке №1007 УСО Айхальского ГОКа в замкнутом цикле по классу +10 мм практически одинаковая и

составила 3,34-3,05 при удельном расходе электроэнергии на дробление руды 0,94-

0,96 кВтч/т, а степень сокращения материала по классам крупности +10 мм и +5 мм получена соответственно 2,11-2,19 и 1,49-1,48 при близкой величине циркулирующей нагрузки - 75-105% и 286-293% от питания, что заметно лучше, чем в дробилке Barmac B6100 [7], где степень дробления составила 1,41 при удельном расходе электроэнергии 1,97 кВтч/т (таблица).

Эффективность дробления руды тр. «Зарница» в роторной дробилке комбинированного действия ДКД-300 получена гораздо выше, чем при дроблении кимберлитов трубок «Зарница» и «Сытыканская» в роторной дробилке NP-1007 пилотной установки сухого обогащения Айхальского ГОКа. Степень дробления возросла в 1,80-1,65 раза, а степень сокращения по классам +10 и +5 мм увеличилась в 1,58-1,64 и 1,32-1,33 раза при меньшей расчетной величине циркулирующей нагрузки (по классу +10 мм - 34% против 75105% и по классу +5 мм - 94% против 286293%). На рис. 5 наглядно просматривается более мелкая крупность дробленого продукта дробилки ДКД-300, кривая крупности которого расположена заметно ниже, чем кривые крупности продуктов дробления сравниваемых роторных дробилок NP-1007 и Barmac B6100.

Анализ результатов оценки сохранности природного качества алмазов-индикаторов крупностью -5+2 мм показывает, что повреждаемость их непосредственно в процессе разрушения руды в дробилке ДКД-300 по кристаллам, заброшенным в ее питание в свободном состоянии, получена на уровне повреждаемости алмазов непосредственно в процессе измельчения руды в мельницах самоизмельчения диметром 9 м фабрики №12 Удачнинского ГОКа - общая повреждаемость кристаллов и потери алмазов, обусловленные полученными сколами и обко-лами, составили соответственно 9,9% и 0,8% против 9,3% и 0,81 % [8]. А по кристаллам, заброшенным в ее питание в скрытом виде (внут-

Показатели работы роторных дробилок ДKД-300, NP-1OO7 и Barmac B61OO VSI на разных рудах

Произ- водитель тель- ность, т/ч Степень дробле- ния Удельный расход электроэнергии, кВтч/т Степень сокращения материала Циркулирующая нагрузка, % от питания Режим работы роторных дробилок

но классам, мм

Дробилка ДКД-300 на исходной руде крупностью -1GG мм тр. «Зарница» в открытом цикле

15,2 5,50 1,24 3,46 1,97 34* 94*

Дробилка NP-1GG7 на руде тр. «Сытыканская» крупностью -1GG мм в замкнутом цикле по классу +1G мм

Дробилка NP-1GG7 на руде тр. «Зарница» крупностью -1GG мм в замкнутом цикле по классу +1G мм

89,3 3,34 0,96 2,11 1,49 105 293

Дробилка Barmac на хвостах РЛС кл.-30+5 мм УСО при обработке руды тр. «Сытыканская» в открытом цикле

41,9 1,41 1,97 1,49 1,26 136 463

Дробилка NP-1007 на руде тр. «Айхал» крупностью -50 мм в открытом цикле

18,0 1,7 4,75 2,51** 1,37** 29** 302**

* Во всех испытаниях циркулирующая нагрузка по классам +10(13) мм и +5(6) мм рассчитана при одинаковом замельчении циркулирующего продукта материалом мельче 10 мм и 5 мм, равном 10%.

** Приведены данные по классам +13 и +6 мм вместо классов +10 и +5 мм

1 1G 10G

Размер отверстий сит, мм

Рис. 5. Кривые крупности продуктов дробления для разного типа роторных дробилок: ДКД-300, NP-1007 и Barmac B6100 VSI

ри бетонных моделей), общее количество поврежденных кристаллов и потери массы алмазов получены существенно ниже - соответственно 3,0% и 0,1%. Так как испытания дробилки ДКД-300 проводись с целью оценки возможности использования ее в схемах технологии сухого обогащения для додрабливания в основном хвостов обогащения крупностью -30+10(5)мм, в которых раскрытые алмазы практически будут отсутствовать или их будет очень мало, то наиболее правильно оценку повреждаемости алмазов непосредственно в процессе разрушения руды в дробилке ДКД-300 следует проводить по кристаллам, заброшенным в дробилку в скрытом виде.

Показатели сохранности природного качества алмазов в роторной дробилке ДКД-300 получены значительно выше, чем в роторной дробилке КР-1007, испытанной для додрабливания хвостов сепараторов РЛС крупностью -50+6 мм фабрики №8 Айхальского ГОКа при обработке руды тр. «Айхал» в режиме (скорость вращения ротора 800 мин-1, разгрузочная щель между первой наковальней и молотами 34 мм, разгрузочная щель между второй наковальней и молотами 10 мм и производительность 18 т/ч). Так, общая повреждаемость алмазов-индикаторов крупностью -5+2 мм (заброшенных в дробилку в свободном состоянии) и потери массы алмазов непосредственно в процессе разрушения руды в дробилке КР-1007 будут составлять соответственно не менее 37,3 и 9,3% при невысокой степени дробления руды, равной 1,7 [9]. Это гораздо выше, чем в роторной дробилке комбинированного действия ДКД-300.

Таким образом, на основе обобщения и сравнительного анализа результатов проведенных опытно-промышленных испытаний можно констатировать, что процесс разрушения исходной руды тр. «Зарница» в дробилке ДКД-300 идет с достаточно высокой эффективностью и с удовлетворительной сохранностью природного качества кристаллов алмазов. Это указывает на перспективность применения роторной дробилки комбинированного действия в схемах рудо-подготовки технологий сухого обогащения руд и на целесообразность создания промышленного образца роторной дробилки типа ДКД-300.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках проекта «Создание комплексной экологически безопасной инновационной технологии добычи и переработки алмазоносных руд в условиях Крайнего Севера», выполняемого с участием АК «АЛРОСА» (ОАО) и ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова».

Литература

1. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Исследовать показатели и оценить эффективность работы установки «сухого» обогащения при отрицательных температурах после выполнения «Программы мероприятий по обеспечению надежности работы установки по обработке забалансовых руд»; Провести опробование работы оборудования установки «сухого» обогащения при отрицательных температурах после выполнения «Программы мероприятий по обеспечению надежности работы установки по обработке забалансовых руд»: отчет о НИР. - Мирный, 2004. - 26 с.

2. Ларионов Н.П., Прокопенко А.В. Выполнить исследование на обогатимость пробы руды Верхне-Мунского поля; Выполнить исследования по дроблению, измельчению и классификации руды тр. «Заполярная» Верхне-Мунского поля: отчет о НИР. -Мирный, 2005. - 56 с.

3. Ларионов Н.П., Кулебякин Н.М. Выполнить комплексное опробование установки сухого обогащения АГОКа по переделам грохочения и пневмоклассифи-кации;Выполнить исследования, определить показатели и оценить работу установки сухого обогащения АГОКа по переделам дробления: отчет о НИР. - Иркутск, 2005. - 32 с.

4. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Оценить технологические показатели схемы установки сухого обогащения при использовании рентгенолюминесцентных сепараторов большой производительности; Выполнить исследования по оптимизации технологии пневмоклассификации с целью снижения замельчен-ности в технологическом классе -5+1,5 мм; Оценить технологические показатели оборудования рудоподго-товки и классификации установки сухого обогащения при обработке руды тр. «Сытыканская»: отчет о НИР. - Мирный, 2006. - 40 с.

5. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Выполнить опытно-промышленные испытания УСО Айхальского ГОКа по существующей схеме при обработке руды трубок «Сытыканская» и «Комсомольская» с проведением комплексного опробования; Выполнить комплексные опробования и определить технологические показатели оборудования установки сухого обогащения Айхальского ГОКа при обработке руды трубок «Сытыканская» и «Комсомольская»: отчет о нИр. - Иркутск-Мирный, 2010. - 39 с.

6. Прокопенко А. В. Проведение опробования оборудования стадиального дробления и оценка сохранности кристаллов с применением окрашенных алмазов-индикаторов: отчет о НИР. - Иркутск, 2011. - 48 с.

7. Ларионов Н.П., Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Определить эффективные способы додрабливания продуктов циркуляции на установке сухого обогащения кимберлитов; Провести промышленные испытания додрабливания продуктов циркуляции на установке сухого обогащения кимберлитов: отчет о НИР. - Мирный, 2008. - 30 с.

8. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Оценить уровень техногенной повреждаемости в технологических схемах фабрик №3 и №12 с применением коллекций

окрашенных алмазов-индикаторов. Разработать рекомендации. Книга 2. Удачнинский ГОК. Фабрика №12: отчет о НИР. - Иркутск-Мирный, 2010. - 33 с.

9. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Выполнить опробование технологической схемы фабрики №8 при проведении эксперимента по совместной обработке руды трубок «Айхал» и «Комсомольская». Оценить уровень техногенной повреждаемости в технологической схеме фабрики №8 с применением че-

тырех коллекций окрашенных алмазов-индикаторов в период проведения эксперимента по совместной обработке руды трубок «Айхал» и «Комсомольская» и додрабливания циркуляционных продуктов на руде тр. «Айхал». Разработать рекомендации по повышению эффективности обработки руды и извлечению алмазов: отчет о НИР. - Мирный, 2011. - 105 с.

Поступила в редакцию 28.02.2012

УДК 622.4:522.817

Оценка влияния различных технологических параметров возведения закладочного массива на процесс его твердения

Е.К. Романова, Ю.А. Хохолов, А.С. Курилко, С.Д. Мордовской, Е.Е. Петров

Приведены результаты исследований влияния различных технологических параметров на продолжительность твердения закладочного массива.

Ключевые слова: твердеющая закладка, рудник, гидратация, криолитозона.

The results of the investigation of the influence of various technological parameters on backfill hardening duration are presented.

Key words: hardening backfill, mine, hydration, permafrost.

Из практики горного дела известно, что на скорость твердения закладочного массива влияет ряд факторов, основными из которых являются расход цемента, его размеры, наличие разнопрочных слоев, температура рудничной атмосферы и окружающих пород. В лаборатории горной теплофизики ИГДС СО РАН разработана методика оценки скорости твердения закладочного массива на основе трехмерной математической модели теплообмена породных и закладочных массивов, которая позволяет исследовать влияние различных технологических параметров возведения закладочного массива на процесс его твердения [1].

Исследования были проведены для условий рудника «Айхал», отрабатывающего мерзлотные горизонты алмазосодержащей трубки. Порядок отработки блока рудника следующий: запасы руды в очистном блоке разделяются: по

РОМАНОВА Елена Константиновна - к.т.н., м.н.с. ИГДС СО РАН, 39-00-67; ХОХОЛОВ Юрий Аркадьевич - д.т.н., в.н.с. ИГДС СО РАН, кЬокИо1оу@ igds. ysn.ru; КУРИЛКО Александр Сардокович -д.т.н., зав. лаб. ИГДС СО РАН, a.s.kuri1ko@igds.ysn. ги; МОРДОВСКОЙ Сергей Денисович - д.т.н., зав. каф. Института математики и информатики СВФУ msd@ mai1.ru; ПЕТРОВ Егор Егорович - д.т.н., проф. каф. Института математики и информатики СВФУ, акад. АН РС(Я), 49-69-45.

высоте - на выемочные слои, в плане - на ленты (очистные заходки); слои отрабатываются последовательно, в общем направлении сверху-вниз (нисходящая выемка). Отработка каждого слоя начинается с проведения нарезной выработки; выемка руды в слое осуществляется тупиковыми заходками (лентами) по камерно-целиковой схеме отработки с применением твердеющей закладки и механизированной (комбайновой) отбойки руды; отработка лент в слое производится с оставлением между ними целика по ширине, кратной их ширине, и при этом очистная работа в слое ведется сразу на полную высоту. После завершения отработки всех запасов слоя комбайновый комплекс переезжает на следующий слой.

Расчеты проведены при отработке очистных заходок с увеличенными параметрами как по ширине, так и по высоте, для условий выемочной единицы №2 эксплуатационного блока №2 (отметки эксплуатационных горизонтов +137 м и +128 м). Отработку очистных заходок увеличенных параметров (ширина до 8 м, высота до 6,75м) проводят с применением комбинированного способа отбойки руды (с применением комбайна и мелкошпуровой отбойки) и последующей закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

По степени гидратации связующего можно оценить прочность закладочного массива. В ка-