Многие думают, что процесс получения металла или концентрата начинается непосредственно в цехах обогащения. На самом деле этому предшествует сложная технологическая цепочка. Добытый материал проходит несколько стадий подготовки, прежде чем попадет в мельницы и флотационные машины. Весь этот процесс строго регламентирован и автоматизирован, чтобы обеспечить бесперебойную работу предприятия.
Добыча – извлечение полезного ископаемого из недр
Процесс извлечения породы начинается с буровзрывных работ, если речь идет о крепких рудах. Специальные станки бурят скважины глубиной до нескольких десятков метров, куда закладывается взрывчатое вещество. После детонации монолитный массив превращается в груду камней разного размера. Экскаваторы с объемом ковша от 10 до 40 кубических метров начинают отгрузку горной массы.
На этом этапе горные инженеры решают сразу несколько задач:
- создание безопасного откоса уступов карьера для предотвращения обвалов;
- сортировка породы: экскаваторщик визуально и по указаниям маркшейдеров отделяет пустую породу от сырья с высоким содержанием полезного компонента;
- погрузка материала в транспортные средства без просыпей и повреждения бортов кузова.
Каждый ковш, отправленный в кузов самосвала, фиксируется автоматизированными системами диспетчеризации. Это позволяет в реальном времени отслеживать объемы выемки и корректировать работу техники.
Транспортировка – перемещение тысяч тонн породы
Доставка сырья из забоя – один из самых затратных процессов в горном деле. Расстояние от места выемки до следующего передела может составлять от нескольких километров до десятков.
Чаще всего горнодобывающие комбинаты используют следующие виды транспорта:
- карьерные самосвалы грузоподъемностью от 90 до 450 тонн – они характеризуются высокой маневренностью, могут работать от аккумуляторов или от классических видов топлива;
- железнодорожные составы – думпкары (вагоны-самосвалы) перевозят породу на дальние расстояния по пологим уклонам с минимальными затратами на тонно-километр;
- конвейерные системы – ленты длиной в несколько километров непрерывно перемещают материал из глубоких карьеров на поверхность.
Нередко применяется комбинированная схема: самосвалы вывозят породу из глубоких горизонтов на перегрузочные склады, а оттуда материал доставляется поездами или конвейерами. Такой способ помогает снизить расходы на топливо и обслуживание тяжелой техники. Водители ориентируются на данные бортовых компьютеров, которые указывают точный пункт разгрузки. Это исключает смешивание разных сортов руды на последующих стадиях.
Первичное дробление – уменьшение габаритов породы
Сырье, привезенное из карьера, часто содержит негабаритные куски размером до 1,5-2 метров. Такие огромные глыбы невозможно сразу отправить в измельчительные барабаны. Поэтому машины сбрасывают горную массу в приемные бункеры корпуса первичного дробления.
Внутри установлены мощные щековые или конусные дробилки. Огромные стальные плиты или конусы сжимают породу с усилием в сотни тонн. Камень раскалывается по естественным трещинам. На выходе получаются куски размером не более 150-300 мм.
Камера первичного дробления оборудована системами пылеподавления. Чаще всего применяются форсунки, распыляющие воду в виде тумана, аспирационные установки затягивают загрязненный воздух в фильтры. Раздробленный материал проваливается под дробилку на питатели и отправляется дальше по конвейерным трактам. Если в потоке попадаются куски недробимого металла (например, отломанный зуб ковша экскаватора), над лентой срабатывают мощные подвесные электромагниты, вытягивающие посторонние предметы.
Складирование – усреднение характеристик
Дробленая руда не отправляется сразу в цеха обогащения, а сбрасывается на специальные открытые или закрытые склады. Залежи полезных ископаемых неоднородные: в одной части карьера содержание меди или золота может достигать 3%, а в другой – едва превышать 0,5%. Обогатительная фабрика настроена на стабильный режим работы, поэтому резкие скачки содержания компонентов приведут к сбоям в технологическом процессе и потере ценных металлов в хвостах.
Склад выполняет функцию буфера и смесителя. Здесь происходит процесс усреднения (шихтовки):
- Штабелеукладчик (стакер) равномерно рассыпает материал продольными слоями, создавая длинные пирамиды. Каждая тонкая прослойка ложится поверх предыдущей.
- Реклаймер (заборная машина) проходит сквозь эти слои с торца штабеля, срезая сразу все наслоения.
- Полученная смесь отправляется на магистральный конвейер с усредненным, ровным химическим составом.
Кроме выравнивания качества, усреднительный склад обеспечивает запас сырья на несколько дней работы. Если в карьере произойдет авария, остановится техника из-за метели или сломается дробилка, обогатители продолжат непрерывно работать на накопленных запасах.
Подача на фабрику – завершение промежуточного цикла
Из-под складов ленточные конвейеры тянутся непосредственно в главное здание обогатительного комплекса. Перед тем как материал упадет в бункеры мельниц, он проходит весовой контроль. Ленточные весы, вмонтированные прямо в роликоопоры конвейера, фиксируют массу проходящего сырья. Датчики передают сигнал в операторную, где диспетчер видит ежеминутную производительность линии.
Перед самими мельницами часто ставят грохоты – вибрационные сита. Они отсеивают ту часть породы, которая уже достигла нужной крупности в результате пересыпаний и естественного трения на лентах. Мелочь идет в работу сразу, минуя стадию полусамоизмельчения, чтобы не перегружать оборудование. Крупные куски падают в гигантские вращающиеся барабаны, где начинается процесс окончательного раскрытия минералов при помощи стальных шаров и воды. С этого момента руда перестает быть куском скалы и превращается в пульпу, готовую к химическим и физическим реакциям. Транзитный маршрут от недр до цеха полностью завершен.