Изучение металлургических свойств нового типа железорудного сырья (маггемитовых руд) для подготовки к доменной плавке

Аннотация

В данной дипломной работе рассмотрены вопросы по вовлечению в сферу металлургического производства маггемитовой руды, отходов подготовки природно-легированных руд к металлургическому переделу, некондиционных железоникельсодержащих руд, железоникельсодержащих техногенных материалов от переработки никелевых руд, надрудной толщи маггемитовых руд.

Проведено исследование вещественного состава данного материала, рассмотрена оптимальная схема обогащения маггемитовой руды.

Проведен сравнительный анализ технико-экономических показателей при использовании в агломерационной шихте 20% маггемитового концентрата.

Также рассмотрены вопросы экологичности технологии, охраны труда и окружающей среды. Пояснительная записка выполнена на 101 странице, содержит 33 таблицы ,13 рисунков, список использованных источников из 8 наименований, 1 приложение.

Содержание

Введение

1. Кондиции на руды и металлы

2. Железные руды Восточного Оренбуржья

3. Маггемитовые руды – новый тип железорудного сырья

3.1 Общие сведения о рудах

3.2 Вещественный состав руд

3.3 Особенности нового типы железорудного сырья

4. Использованная методика для обработки результатов исследования

5. Изучение металлургических свойств маггемитовых руд

5.1 Оценка металлургических руд

5.2 Технологическая характеристика металлургических руд

5.3 Исследование обогатимости руд

5.3.1 Химизм процесса восстановления

6. Возможности использования надрудной толщи маггемитовых руд

6.1 Изучение вещественного состава

6.2 Исследование обогатимости надрудной толщи

6.3 Результаты исследования

7. Использование некондиционных материалов в металлургии

7.1 Общие сведения о материалах

7.2 Технологические свойства руд и особенности их переработки

8. Экономическая часть

8.1 Производственная структура цеха

8.2 Штатное расписание

8.3 Расчет фонда оплаты труда

8.4 Расчет себестоимости агломерата

8.5 Расчет снижения себестоимости агломерата

8.6 Экономическая эффективность проектных решений

8.6.1 Расчет прибыли от реализации продукции

8.6.2 Расчет предела безубыточной работы цеха

9. Охрана окружающей среды

10. Безопасность жизнедеятельности

10.1 Идентификация опасных и вредных производственных факторов

10.2 Характеристика использующихся веществ и материалов

10.3 Санитарно-технические требования

10.3.1 Требования к планировке помещений

10.3.2 Требования к микроклимату помещений

10.3.3 Требования к освещению помещений

10.3.4 Требования безопасности при устройстве и эксплуатации коммуникаций

10.4 Разработка мер защиты от опасных и вредных факторов

10.5 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

10.6 Специальные разработки по обеспечению безопасности

Заключение

Список использованных источников

Введение

Новотроицкое месторождение железистых конгломератов расположено в Гайском районе Оренбургской области и по своему географическому расположению могло бы стать одним из базовых для частичного снабжения сырьем ОАО "Уральская сталь".

Комбинат в настоящее время практически не имеет собственной рудной базы, хотя предприятие буквально стоит на руде: значительная часть месторождения железистых конгломератов застроена зданиями, сооружениями и коммуникациями комбината. Несмотря на это, реальные запасы, которые в настоящее время могут отрабатываться, составляют значительный объем – 57 млн.т.

В мире не обнаружено другого железорудного месторождения, в котором железо было бы представлено маггемитом. Это вызвано тем, что в природных условиях гамма-гематит метастабилен и с течением времени превращается в слабомагнитную форму – альфа-гематит или гидроксиды на его основе.

Так же было обнаружено рудопроявление кусковой маггемитовой руды размером 200 – 300 мм, расположенное в Гайском районе Оренбургской области, в 2 км к югу от Новосергиевского месторождения бурожелезняковых руд.

При благоприятных показателях химического анализа проб данный вид руды можно использовать для выплавки чугуна, что уменьшит его себестоимость за счет близкого расположения месторождения.

Критериями оценки железных руд являются: содержание железа; тип основного железосодержащего минерала; состав и свойства пустой породы; содержание вредных примесей; стабильность химического состава; восстановимость; кусковатость; прочность; пористость и влажность.

В настоящее время практически все добываемые железорудные материалы перед загрузкой в доменные печи подвергают специальной подготовке, в процессе которой перечисленные выше характеристики руд значительно изменяются, однако многие из них сильно влияют на качество и свойства конечного продукта. При металлургической оценке железной руды прежде обращают внимание на содержание железа. Чем выше содержание железа в руде, тем экономичнее и производительнее работает доменная печь. Кусковые руды с высоким содержанием железа могут перерабатываться в доменной печи без предварительной подготовки. Руды с низким содержанием железа подвергают обогащению.

В последнее время, в связи с повышением стоимости шихтовых материалов, транспортных расходов, все более актуальными являются поиски заменителей компонентов железорудной шихты.

Это особенно важно для ОАО "Уральская сталь", так как он удален на значительные расстояния от месторождений железных руд и ГОКов. А между тем, в непосредственной близости от ОАО "Уральская сталь" находятся отвалы железистых шлаков Южно-Уральского никелевого комбината (ЮУНК). По приблизительным оценкам масса шлаков составляет 8 млн. т и увеличивается ежегодно на 100 тыс. т.

1. Кондиции на руды и концентраты

Продукцию черной металлургии составляют железные, марганцевые, хромовые руды и продукты их передела (концентраты, агломераты, окатыши) /1/. В зависимости от назначения продукция черной металлургии нормируется и маркируется по химическому, гранулометрическому составам и химическим свойствам.

Железные руды и продукты их передела (таблицы 1,2,3) применяют для производства передельных и легированных чугунов. Их нормируют по содержанию железа и шлакообразующих элементов (основных и кислых шлаков), содержанию вредных примесей, крупности, а при выплавке легированных чугунов— также по содержанию легирующих примесей.

Основными вредными примесями в рудах являются фосфор и сера.

Предельное содержание фосфора в товарной руде установлено на уровне 0,07—0,15 %.

При выплавке фосфористых чугунов, из которых фосфор удаляют в томасовском или мартеновском процессах при помощи ошлакования или применения кислорода, допускается содержание фосфора в чугуне от 0,03 до 2,5 %, а в руде — до 1,15 % (завод "Азовсталь", керченские руды). В других случаях фосфористые руды (0,3—0,6 % Р) используют для выплавки литейных чугунов или в шихте с малофосфористыми рудами.

Таблица 1 - Кондиции на железные руды

Таблица 2 - Кондиции на железорудные концентраты

Таблица 3 - Кондиции на железорудные агломераты

Среднее содержание серы в товарной руде не должно превышать 0,15 %. Содержание мышьяка в рудах при плавке обычных чугунов допускается не выше 0,05— 0,1 %, содержание цинка — 0,1—0,2 %, меди до 0,2 %.

Требования к рудам по крупности сводятся к ограничению максимального размера кусков и содержания мелочи менее 3 (5) мм.

Размер кусков трудновосстановимых (магнетитовых) руд — не более 40 — 50 мм, легковосстановимых (бурые железняки, мартиты)—80—150 мм. Допустимое содержание мелочи в руде — до 5 - 15 %. Обычно мелочь крупностью 10 (12)—0 мм отсеивают и агломерируют.

Мартеновские руды должны быть крупностью от 12 (25) до 250 мм с содержанием железа не менее 58%.

Таблица 4 - Кондиции на железорудные окатыши

2. Железные руды Восточного Оренбуржья

Общие сведения

Железорудная база комбината представлена Орско-Халиловской группой железорудных месторождений – Новопетропавловским, Аккермановским, Малохалиловским, Промежуточным, Новосергиевским, Орловским, Новотроицким месторождениями бурожелезняковых и сидеритовых природнолегированных железных руд, а также отвалом мелочи железных руд отработанного Новокиевского месторождения /2/.

Аккермановское, Новопетропавловское, Ново-Георгиевское, Промежу-точное, Мало-Халиловское, Орловское и Ново-Троицкое месторождения хром- и никельсодержащих железных руд расположены в пределах Гайского района и земель города Новотроицка Оренбургской области.

Ново-Георгиевское, Промежуточное и Мало-Халиловское месторождения характеризуются довольно расчлененным рельефом, глубоко врезанными оврагами и долинами рек. Новопетропавловское, Орловское, Аккермановское, Ново-Троицкое месторождения характеризуются более спокойным рельефом.

Аккермановское месторождение железных руд.

Аккермановское месторождение железных руд расположено в южной части Орско-Халиловского рудного района, непосредственно примыкая к западной окраине г.Новотроицка.

В результате всех проведенных геологоразведочных работ месторождение оказалось разведанным неравномерной сетью выработок от 37,5 х 37,5 м до 100 х 100 м в западной части и 300 х 300 м в восточной части месторождения.

В геологическом строении месторождения принимают участие породы нижнего карбона и рыхлые отложения юрского, неогенового и червертичного возрастов.

Породы нижнего карбона преимущественно представлены известняками визе (распространенными по всему месторождению), а в западной части также и кремнистыми сланцами. Известняки подстилают рудные залежи и, в основном, определяют их морфологию. В этом отношении площадь месторождения может быть разделена на две части: западную и восточную. В западной части поверхность известняков имеет ярко выраженный карстовый характер с колебаниями отметок кровли известняков, или почвы рудной залежи, достигающими 60 м; в восточной части месторождения известняки резко погружаются и имеют, видимо, менее закарстованную поверхность.

Аккермановское месторождение имеет два рудных горизонта – верхний и нижний.

Верхний горизонт развит в основном в западной части месторождения и лишь частично заходит в восточную. Общая протяженность его с севера на юг около 4 км, с запада на восток – около 3,5 км. Мощность рудной залежи характеризуется значительными колебаниями от 2 до 40 и более метров, при среднем значении мощности 15 м., площадь распространения около 7 кв. км.

Рудная залежь верхнего рудного горизонта пластообразная. Она отличается сложным внутренним строением, наличием многочисленных линзообразных прослоев глин, песчано-глинистых и галечных пород (распределение которых не имеет определенной закономерности ни по мощности, ни по протяженности). Контакты руды с известняками, прослоями песков и галечников очень резкие; контакты с глинами – нерезкие и часто трудно различимые.

Мощность песчано-глинистых пород, покрывающих верхний горизонт, колеблется в пределах от 0 до 40 м, составляя в среднем около 14-16 м.

Нижний горизонт залегает только в пределах восточного участка месторождения и перекрывается верхним горизонтом лишь на небольшой части своей площади. Слагают нижний горизонт несколько пластообразных залежей различных размеров, разобщенных прослоями глин. Средняя мощность рудной залежи 12 м, площадь распространения – 6,5 км2. От верхнего нижний горизонт отделен прослоем песчано-глинистых пород, мощность которых колеблется от 0 до 40 м. Условия залегания рудных залежей нижнего горизонта более спокойные, контакты рудных залежей с вмещающими породами, как правило, отчетливые.

Аккермановское месторождение представлено семью природными типами руд, связанными между собой частыми взаимопереходами и распределенными без определенной закономерности. Раздельная добыча этих типов руд не возможна.

В пределах верхнего рудного горизонта залегают 4 типа руд (охристо-глинистые, кусковато-щебенистые, конгломерато-оолитовые и галечные). Практически верхний горизонт слагается двумя типами руд: охристо-глинистыми (около 90 % от запасов) и кусковато-щебенистыми.

Нижний рудный горизонт слагают три типа руд: гидрогетит сидеритовые глинистые, оолито-брекчиевые сидерит-гетитовые и оолито-брекчиевые гидрогетитовые.

По минеральному составу верхний горизонт представлен бурожелезняковыми, нижний – карбонатными рудами. Основным руным минералом руд верхнего горизонта (около 60 % от всех рудных минералов) является гидрогетит и особенно его охристая разновидность. Кроме гидрогетита присутствует также гидрогематит и марганцовистые минералы (пиролюзит и псиломелан). Бурожелезняковое сырьё имеет сложный минеральный состав, включающий 53 минерала: гидрогётит, эренвертит, гётит, гидрогематит, маггемит, магнетит, железистые хлориты (амезит, шамозит, пеннин), сидерит, ленидокрокит, пиролюзит, полиатит, псиломелан, вады, асболан, рансьеиты, минерал типа литиофорита, вернадит, манганит, хромшпинелиды, волконскоит, хромовый аллофаноид, кварц, хальцедон, опал, кальцит, арагонит, доломит, магнезит, яшма, гипс, барит, пирит, ревдинскит, непуит, мусковит, биотит, гидрослюды, ильменит, эпидот, циркон, рутил, апатит, амфибол, каолинит, нонтронит, каллофан, бейделлит, ревдинит, галлуазит, гидроргиллит, монтиориллонит. Основным железным минералом является гидрогётит ( Fe3O4 · 4H2O ), вспомогательными – гидрогематит, гетит. Вмещающая порода преобладающе представлена кремнистыми минералами – кварцем, кремнием, опалом, халцедоном, сильно изменённым и ожелезнённым змеевиком и хлоритом, а в очень небольшом количестве – кальцитом, гипсом, мусковитом и тальком. Остальные минералы встречаются в малом количестве или в виде редких зёрен. Содержания основных компонентов колеблются в широких пределах: железа – от 32 до 42 %, никеля – от 0,4 до 0,7 %, кремнезёма – от 12 до 40 %, что требует усреднение материала перед его переработкой.

Руда имеет желтовато-бурую окраску, насыпной вес – 1,25 , удельный вес – 3,1 , по структуре имеет три разновидности – плотную, рыхлую, охро-землистую, твёрдость по Протодьяконову – 3 –5, отличается большой гидроскопичностью, влажность достигает до 25 %. Основными нерудными минералами этого горизонта являются глинистые (галуазит и монтмориллонит), а также кварц, халцедон, опал. Карбонатные руды нижнего горизонта слагаются главным образом сидеритом и гидрогетитом, а также глинистыми минералами и кварцем. В большом количестве присутствуют железистые хлориты. Средние содержания железа, никеля и хрома для балансовых руд верхнего и нижнего горизонта, утвержденные ТКЗ (протокол № 1939 от 20.08.57 г.), приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Содержания основных элементов по категориям запасов

Руды верхнего горизонта характеризуются непостоянством химического состава. Содержание железа по данным отдельных проб колеблется от 22 до 46 %, никеля – от 0 до 1,8 %, хрома – от 0 до 4,6 %.

Корреляционной зависимости между содержаниями железа и каждой из легирующих примесей или между содержаниями никеля и хрома – не обнаружено Институт Гипроруда все руды верхнего горизонта разделил на 3 сорта с содержанием железа 37,7 % в первом сорте, 32,3 % - во втором и 28 % - в третьем сорте руды.

Таблица 6 - Среднее содержание железа, никеля, хрома в сортах руд

Исследованиями руд верхнего горизонта установлено, что содержание железа в рудах изменяется в зависимости от крупности руды. Так, в крупных фракциях руды оно выше, чем в мелких.

Содержание никеля имеет обратное значение и по данным отчета выше в мелких фракциях. Из вредных примесей в рудах присутствует сера и фосфор; содержание этих компонентов не велико, причем, более богатые сорта содержат и больше серы и фосфора. Пустая порода аккермановских руд является кислой и характеризуется высокими содержаниями глинозема. Основность руд очень низкая (0,126 для I сорта и 0,05 – 0,06 для II и III сортов).

Полный расчетный химический состав руд верхнего горизонта в недрах показан в таблице 7.

Таблица 7 - Полный химический состав руд верхнего горизонта в недрах

По физической характеристике аккермановские руды характеризуются незначительной крепостью (в пределах 1,5 по шкале проф. Протодъяконова), высокой влажностью и гигроскопичностью.

Влажность руды верхнего горизонта составляет в среднем 19,8 %, нижнего – 27,8 %. В забое руды эти представляют собой плотную массу, однако, при высыхании разрушаются, образуя большое количество мелочи и пыли.

Объемный вес руд верхнего горизонта изменяется, в зависимости от типов руды, от 1,55 до 2,95 т/м3, составляя в среднем 2,19 т/м3 при естественной влажности руды, сухой руды 1,76 т/м3. Объемный вес руд нижнего горизонта варьирует от 1,72 до 2,16 т/м3 при среднем значении 1,96 т/м3 при средней естественной влажности. Коэффициент разрыхления руд верхнего горизонта изменяется от 0,98 до 2,09 при среднем значении 1,54.

Технологические исследования руд верхнего горизонта выполнялись неоднократно, применялись следующие методики:

- метод сухой и мокрой магнитной сепарации в слабых и сильных магнитных полях;

- гравитационным обогащением;

- флотацией руды и шламов;

- с применением отсадки и концентрационных столов;

- обжиг-магнитное обогащение по различным схемам.

Положительные результаты получены лишь для обжиг-магнитного обогащения. При дроблении обожженной руды до фракции 0,071 мм и мокрой сепарации получены концентраты, содержащие Feобщ. – 58,7 %, Ni – 0,62 %, Cr2O3 – 0,91 %, Со – 0,094 %.

Новопетропавловское месторождение железных руд

Новопетропавловское месторождение расположено в 18 км к северу от п. Новорудный и в 70 км от г.Новотроицка. Месторождение представлено горизонтально залегающей центральной залежью, к северу и югу от которой расположены небольшие залежи, не имеющие промышленного значения. Рудное тело залегает на размытой поверхности серпентинитов и их коры выветривания.

Длина залежи 3,6 км; ширина – от 0,4 до 2,0 км. Мощность залежи непостоянна и изменяется от 0,3 м до 9 м, достигая, местами, 19 м и в среднем составляя 4,1 м. Залежь вытянута в меридиальном направлении.

Покрывающие рудную залежь породы представлены юрскими образованиями, состоящими преимущественно из песков. Мощность покрывающих пород изменяется от 0,5 до 43,8 м, составляя в среднем 10,8 м. Гидрогеологические условия месторождения благоприятны для разработки, так как водоносный горизонт расположен значительно ниже рудной залежи.

В рудной залежи выделяются следующие текстурно-минералогические типы руд:

Осадочные – конгломератовидные, бобовооолитовые;

Остаточные – слоистые, охристые, контронитовые.

Указанные текстурно-минералогические типы сгруппированы в два промышленных типа руд:

а) плотные (бобовооолитовые и плотные слоистые);

б) рыхлые (охристые, вторичнопереотложенные, конгломератовидные, контронитовые).

Руды первого типа составляют около 82 % запасов месторождения; рыхлые руды – около 18 % запасов. Минералогический состав руд Новопетропавловского месторождения весьма разнообразен: слагающие месторождения рудные минералы – гидрогетит, железистые хлориты, гидрогематит, хромшпинелиды и магнетит. Среди них широкое распространение имеет железистый хлорит. В слоистых рудах хлориты составляют 50 % всей рудной массы; в бобовооолитовых рудах они образуют, главным образом, цемент.

Закономерность в распределении химических компонентов в руде отсутствует, однако, северная часть рудной залежи характеризуется более высоким, чем южная, содержанием железа в рудах (34,8 против 32,2 %).

Средний химический состав руд месторождения по двум основным типам руд приводится в таблице 8.

Таблица 8 - Средний химический состав руд по основным типам руд

Физические свойства руд, указанных двух типов, характеризуются данными, приведенными в таблице 9.

Таблица 9 - Физические свойства основных типов железных руд

Покрывающие породы имеют средний объемный вес в 1,6 т/м3, естественную влажность – 12 % и коэффициент разрыхления 1,2.

Технологические исследования руд месторождения выполнялись неоднократно, с применением следующих методик:

- метод сухой и мокрой магнитной сепарации в слабых и сильных полях;

- гравитационным обогащением;

- флотацией руды и шламов;

- с применением отсадки и концентрационных столов;

- обжиг-магнитное обогащение по различным схемам.

Положительные результаты получены лишь для обжиг-магнитного способа. При измельчении обожженной руды до фракции 0,071 мм и мокрой сепарации получены концентраты содержащие Feобщ. – 58,7 %, Ni – 0,62 %, Cr2О3 – 0,91 %, Со – 0,094 %.

Фактически при рудоподготовке производится дробление руды до 120 мм и грохочение на классы 60 – 120 мм, 6 (8,10,12) – 60 мм, 6 (8,10,12) – 0 мм. Руда класса + 6 мм используется для непосредственной плавки в домне, а мелочь складируется в специальный отвал, может обжигаться во вращающихся трубчатых печах или добавляться в агломерат. Лицензия на разработку получена по Новопетропавловскому месторождению. Работы по добыче железной руды этого месторождения не проводятся с 1985 года. Карьер находится на "консервации".

На Аккермановском месторождении ведется попутная добыча и складирование железной руды в специальный склад.

В течение последних лет при необходимости комбинатом используется железная руда со склада мелочи (фракция 0-12мм) Новокиевского месторождения. Общие запасы склада 3568 тыс. тонн.

Разработка месторождений в течение длительного периода не проводится.

Возможно вовлечение в производство местного железорудного сырья несколькими вариантами:

1. Строительство обогатительно-агломерационного комплекса для переработки местного железорудного сырья.

2. Получение агломерата во вращающихся трубчатых печах на Новокиевском руднике с использованием отвальных отсевов ДСФ прошлых лет. Для этого необходимо установить печи на промышленной площадке Новокиевской ДСФ.

3. Вариант №3 позволяет модернизировать "Новокиевскую ДСФ + обжиговые печи" в обжигмагнитную обогатительную фабрику с агломерацией концентрата в обжиговых печах.

4. Установка передвижной ДСУ и монтаж ее на борту Новопетропавловского карьера для получения кусковой руды (120-60, 60-20).

5. Получение кусковой руды фракций 120-60мм, 60-20мм с содержанием Fe – 37,5-39,0%, Ni – 0,52% на существующих 2-х дробильно-сортировочных фабриках.

3. Маггемитовые руды - новый тип железорудного сырья

3.1 Общие сведения о рудах

Месторождение маггемитовых руд связано с осадочной толщей юрского возраста. Формирование его имеет продолжительную и сложную историю, обусловленную различными факторами: климатическими, тектоническими, палеогеографическими, а также петрографическим составом пород, окружающих месторождение /3/.

В доюрское и нижнеюрское время на Южном Урале происходит интенсивное образование латеритной коры выветривания. Особенно большое развитие она получила на ультраосновных породах. Образованию латеритной коры выветривания способствовал умеренно влажный тропический климат. На месте нынешней Баймакской впадины существовал водный бассейн, в котором отлагались сероцветные глины Хайбуллинской свиты. В более позднее время происходит общее поднятие района, причем антиклинали воздымаются быстрее (зона Урал-Тау и Ирендыкская антиклиналь), чем инклинали (Баймакская инклиналь). Поднятие горных областей обусловило их разрушение. Разрушилась также кора выветривания. Материал сносился в Баймакскую депрессию. За счет продуктов латеритной коры выветривания в прибрежной части озер, в заливах, вдоль западного и восточного бортов Баймакской депрессии образовалась группа месторождений природно-легированных железных руд, известных в литературе, как Орско-Халиловское месторождение.

В среднеюрское время происходит дальнейшее поднятие района. Сплошной бассейн превращается в группу озер, соединенных протоками. Происходит интенсивное разрушение гор, снос глубокообломочного материала и образование толщи маггемитовой руды

Петрографический состав обломочного материала, его плохая окатанность и несортированность говорят о том, что снос происходил в основном с запада и востока с хребтов Урал-Тау и Ирендык. Транспортировка материалов была незначительной. Кварцевая галька приносилась, по-видимому, с севера водными потоками, поступавшими вдоль Баймакской впадины.

Рудный материал в толще конгломератов имеет механическое и химическое происхождение. Обломки и возможно часть оолитов и бобов бурого железняка были принесены водными потоками с разрушающихся месторождений железных руд, расположенных к западу и востоку от толщи конгломератов. Большая часть оолитов гетита, гидрогетита образовалась в водном бассейне химическим путем. Железо приносилось в бассейн водными потоками, по-видимому, в форме истинных и коллоидальных растворов органических комплексных соединений и взвесей. После диагенетического минералообразования и формирования оолитов и бобов рудный материал неоднократно перемывался. О перемыве свидетельствует прекрасно выраженная косая и горизонтальная слоистость, а также наличие безрудных прослоев и линз.

Толща конгломератов по площади неравномерно обогащена оолитами бурого железняка. Наиболее богатая ее южная часть. Это объясняется тем, что к западу располагается Хабарнинский серпентинитовый массив, давший основную массу железа. С востока также располагается небольшой серпентинитовый массив. Связь с ультраосновными породами устанавливается также по химическому составу конгломератов, полученных из них. Они содержат легирующие примеси и хром.

К югу от долины реки Урал грубообломочный материал (конгломераты) сменяется мелкообломочными (песчаниками). Оолитов и обломков бурого железняка не наблюдается. Поэтому естественно предположить существование на месте современной долины реки Урал преграды, южнее которой рудный и грубообломочный материал не поступал, а отлагался севернее реки Урал.

Таким образом, получается замкнутая котловина, которая в среднеюрское время заполнялась обломочным материалом, давшим толщу маггемитовой руды. Причем рудный материал накапливался по площади неравномерно. Наиболее интенсивно отложение железа происходило, по-видимому, в прибрежной части бассейна, где условия среды были благоприятны для образования оолитов и бурого железняка.

Общие запасы конгломерата в районе Красного дола составляют 149,5 млн.тонн. Отработка 61,3% запасов в настоящее время затруднена в связи с тем, что часть площади застроена. "Реальные" запасы руды, которые в настоящее время можно отрабатывать, составляют 57 млн. т. К этим запасам следует добавить 100-120 млн. тонн геологических запасов, распространенным по оврагу Максай. Общая сумма запасов руды составляет 157-177 млн. тонн или 41-46 млн. тонн концентрата при 26 % его выходе.

В 2005 году обнаружено рудопроявление кусковой маггемитовой руды, размером 200 - 300 мм, расположенное в Оренбургской области, Гайском районе, в 2 км на юг от Новогеоргиевского месторождения бурожелезняковых руд (геодезические координаты, в системе 1942 года: X=5718470,61; Y= 10582781,32). 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 около 100 м, в диаметре около 75 м, с углами откоса 600 (юг), 450 (запад), 300 (восток), на юго-востоке переходящее в плато под углом 10 -150. Рудоносность проявляется по простиранию около 600 м, по ширине залежи от 150 м до 400 м. Отобрана проба весом около 200 кг и сделан химический анализ. Химический состав маггемитовой руды, в %: Feобщ. – 52,5; FeO – 0,8; Fe2O3 –74,2; SiO2 – 6,01; CaO – 0,14; S – 0,015; NiO – 0,55; P2O5 – 0,18; Al2O3 – 2,2; MnO – 0,61; MqO – 0,21; TiO2 – 0,10; Cr – 1,66; п.п.п. – 10,47. Внешние признаки кусков руды: цвет чёрный и тёмнобурый, черта тёмно-бурая, в тонких шлифах в проходящем свете желтовато-бурый, твёрдость около 5, плотность 4,8, сильно магнитен, при нагревании до температуры 3000 С теряет магнитные свойства; при нагревании разлагается в соляной кислоте.

3.2 Вещественный состав руды

Руда состоит из оолитов маггемита, оолитов и обломков бурого железняка различной окатанности, сложенные окислами и гидроокислами железа, серпентинита, кварца, известняка, доломита, кристаллических сланцев Размер оолитов маггемита от долей мм до 2, реже 3 мм. Обломочный материал сцементирован карбонатно-магнезиальным, часто ожелезненным цементом. По микроскопическому определению и рентгеноструктурному анализу цемент представлен доломитом.

По внешним признакам маггемит очень похож на магнетит. Цвет синевато-чёрный или тёмнобурый, черта тёмно-бурая. В тонких шлифах в проходящем свете желтовато-бурый. Оптически положителен. Показатель преломления для Li - света равен 2,52–2,74. От магнетита, обладающего буроватым оттенком полированной поверхности, он отличается по голубовато-серому цвету. В отличие от гематита изотропен. Твёрдость около 5; плотность 4,7 - 4,9; сильно-магнитен, точка Кюри для ряда образцов 430 – 5800 С; при нагревании разлагается в HCl. Рентгенометрически установлено, что этот минерал, являющийся неустойчивой кубической модификацией Fe2O3, кристаллизуется в структуре шпинели, а0=8,33,со= 24,99. Переход кубической модификации γ - Fe2O3 в более устойчивую ромбоэдрическую α - Fe2O3 легко совершается при температурах 210-5000. γ - Fe2O3 получается также в процессе дегидратации лепидокрокита FeO (OH), в то время как гематит аналогичным путём может быть получен из соединения того же состава, но другой модификации – гётита. Структура типа магнетита, где атомы Fe2+ замещаются атомами Fe3+, при этом образуется дефектная структура с освобождением 1/3 ранее занятых Fe2+ октаэдрических позиций. Состав – Fe = 69,9 %, О2 = 30,1 %.

Редкость таких руд вызвано тем, что в природных условиях маггемит метастабилен и с течением времени превращается в слабомагнитную форму– альфа-гематит или гидроокислы на его основе. По-видимому, в оолитах Новотроицкого конгломерата кристаллическая решетка маггемита стабилизирована ионами хрома и титана, содержание которых в оолитах составляет соответственно в пределах 1,35, 0,3 %.

Маггемит тесно ассоциирует с гематитом, выделение которого встречается в оолитах в виде палочек и пластиночек размером от 0,005 мм до 0,2 мм. Прочие минералы железа представлены гидроокислами: гетитом, гидрогетитом, реже лимонитом. Гетит образует самостоятельные бобовины. В шлифе серый, слабо анизотропен. Иногда он замещает нерудные обломки, развиваясь в виде каемок мощностью 0,08 мм. По периферии гетит замещается гидрогетитом. Иногда при этом получается колломорфная структура. Гидрогетит входит в состав цемента и замещает по периферии нерудные обломки. Мощность каемок до 0,2 мм. В шлифе гидрогетит более темный и мягче гетита, изотропен. Внутренние рефлексы желтовато-бурые. Местами встречаются переходные формы от гетита к гидрогетиту с пониженной твердостью и заметной анизотропией.

Лимонит встречается в сростках с гетитом, а также образует самостоятельные бобовины. В бобовинах он имеет отчетливую колломорфную структуру. Лимонит распространен значительно реже гетита и гидрогетита.

Пиролюзит встречается в виде песчинок неправильной формы. Минерал мягкий, изотропный с низкой отражательной способностью.

В аншлифах в обломках и цементе присутствуют мелкие (0,01-0,02 мм) зерна пирита и халькопирита. В других аншлифах отмечено присутствие обломков зерен хромита, размером 0,2-0,3 мм. Они сильно разбиты трещинами, по которым кое-где развиваются тончайшие прожилки сульфидов.

По данным минералогического анализа содержание основных минералов в руде выражается в следующих соотношениях:

Маггемит - около 36 %;

гидроокислы железа - около 20 %;

нерудные минералы – около 44 %.

По гранулометрическому составу руда после её дробления до 30 мм характеризуется преобладанием мелкозернистого материала. Содержание кусков более 25 мм незначительное. Фракция мельче 3 мм составляет 71,7 %. Наибольшее содержание железа связано с фракцией 3,0 ÷ 1,0 мм (53 % железа от общего содержания). Исходя из вещественного состава руды, основными эффективными методами их обогащения является гравитационные и магнитная сепарация в слабом магнитном поле.

Кроме железа, руда содержит легирующие элементы: никель и хром. Она чиста от вредных примесей серы (от сл. до 0,06) и фосфора (от сл. до 0,08). Благоприятным фактором является повышенное содержание окиси магния и кальция.

Основное значение в руде имеют кремнезем, окись магния и кальция, железо и потери при прокаливании.

Железо связано с маггемитом, гетитом, гидрогетитом и лимонитом. Максимальное содержание его в руде 39,47 %. Закономерности распределения железа по вертикали и в плане не отмечается. Пробы были подвергнуты рациональному анализу. В результате установлено, что 80,8 - 86,6% железа находится в форме окислов и гидроокислов железа. 13,4 - 19,2% железа приходится на долю силикатов. Никель и хром содержатся в малом количестве. Никеля 0,2 - 0,3%, хрома 0,1 - 1,3%. Эти элементы связаны с обломками природно-легированных руд, серпентинита и обломками зерен хромита. Никель представлен силикатными минералами, входящими в состав природно-легированных руд. Кальций и магний входят в состав доломитового цемента и обломков известняка и магнезита.

3.3 Особенности нового типа железорудного сырья

Тип руды принято называть по главному рудному минералу. По минеральному составу рудной части железные руды подразделяются на следующие типы, определяющие технологию их обогащения: магнетитовые, гематитовые, бурожелезняковые и сидеритовые.

В Восточном Оренбуржье, на землях муниципального образования города Новотроицка, расположено уникальное месторождение так называемых "железистых конгломератов", по минеральному составу являющиеся маггемитовыми рудами, представляющими интерес, как для специалистов - геологов, так и для обогатителей.

Поучительна история открытия месторождения. Ранее 30 лет тому назад были открыты ряд месторождений известного типа руд – труднообогатимых бурожелезняковых, а на эти легкообогащаемые нетрадиционного вида руды, похожие на разрушенный бетон или штукатурку, никто не обращал внимания. Построили металлургический комбинат на месторождении, заняв площадь с запасами в недрах 92 млн. тонн. Строили здания из рудных блоков, называя их конгломератами, используя как строительный материал, и не приходило никому в голову – что эта "штукатурка" является ценным сырьём для строящегося завода, который, к слову сказать, и до сих пор в полной мере не вовлёк в производство те месторождения, на которых базировался, продолжая завозить сырьё со стороны за 1500 км.

По своему вещественному составу конгломераты являются особенным типом железорудного сырья: рудные оолиты представлены в основном маггемитом. В природных условиях маггемит встречается довольно редко, как сопутствующий минерал в незначительном количестве. Образуется он за счёт магнетита. Установить его присутствие можно только под микроскопом в хорошо отполированных шлифах.

Неизвестно в мире другого месторождения железистых руд, в котором бы железо было представлено маггемитом. Есть описание маггемита в оригинальной железной шляпе Айрон Маунтейн, Калифорния, а также в Аламеде (США). В России этот минерал был встречен в магнетитовых рудах горы Магнитной на Южном Урале.

Маггемит обычно удается получить при магнетизирующем обжиге окисленных руд окислением искусственно полученного магнетита, охлаждением его на воздухе в строго определенном температурном режиме.

Новый тип железной руды ставит перед обогатителями ряд задач, нерешение которых препятствует вовлечение их в сферу производства. Например, не изучен вопрос нижнего предела содержания железа в маггемитовой руде, пригодной для производства в качестве рудного сырья, не исследована возможная глубина обогащения руды, не разработана рациональная технология обогащения руды. А это не позволяет достоверно произвести подсчёт запасов и поставить их на баланс для промышленного использования.

4. Использованная методика для обработки результатов

Воспроизводимость лабораторных опытов имеет большое значение при исследовании на обогатимость, а также при теоретическом изучении процессов обогащения /4/. В соответствии с теорией ошибок различают:

грубые ошибки (промахи) – результаты, резко отличающиеся от остальных измерений и являющиеся следствием нарушения условий измерения;

систематические ошибки, связанные с дефектом прибора или метода; величина их одинакова при всех измерениях. Сюда относятся также ошибки, природа которых известна и величину которых можно определить (поправки). Другие систематические ошибки выявляются только другими методами измерения той же величины;

случайные ошибки, зависящие от множества неконтролируемых факторов, которые практически невозможно учесть. Величину последних можно определить повторными измерениями и их статистической обработкой. Величина случайной ошибки характеризует воспроизводимость измерения.

В соответствии с теорией вероятностей случайные ошибки подчиняются нормальному закону распределения (Гаусса), по которому вероятность ошибки

Р(∆x) = е-( ∆ x)2 / 2 σ2 * (1 / σ2 √2 π) (1)

где σ2 – дисперсия распределения.

Поскольку истинное значение измеряемой величины α и дисперсии σ2 неизвестны, пользуются их статистическими оценками x и Ѕ2. Для ряда измерений случайной величины – x1, x2, …, x i, …, x n ∆ x i= α - x i

Среднее арифметическое x для n значений величины x i

При обработке очень большого материала вычисления можно упростить, если n наблюдаемых значений x1, x2, …, x n сгруппировать в m интервалов со средним t1, t2, … t m при одной и той же длине интервала ∆ t. Если каждому из этих интервалов соответствуют частоты наблюдений ν1, ν2, …, ν m, то среднее определяется выражение x ≈ t вследствие округлений при расчете t i. Разность между x и t будет небольшой, если число наблюдений велико, а интервалы группирования малы. Каждую из частот (ν1, ν2 и т.д.) можно назвать весом соответствующего значения, а x будет средневзвешенным значением.

Корень квадратный из дисперсии называется средней квадратичной ошибкой (стандартным отклонением) Ѕ.

Относительная квадратичная ошибка, выраженная в процентах от среднего значения случайной величины, называется коэффициентом вариации

V = Ѕ x*100/ x, % (2)

Вероятность того, что результат измерений отличается от истинного значения на величину, не большую чем ∆ x,

Р (x - ∆ x < Х < x + ∆ x) = А (3)

носит название доверительной вероятности, или коэффициента надежности.

Интервал значений от x - ∆ x до x + ∆ x называется доверительным интервалом, т.е. с вероятностью, равной А, результат измерений не выходит за пределы доверительного интервала от x - ∆ x до x + ∆ x. Разумеется, чем большая надежность требуется, тем больший получается соответствующий доверительный интервал, и наоборот, чем больший доверительный интервал задается, тем вероятнее, что результаты измерений не выйдут за его пределы. Таким образом, для характеристики величины случайной ошибки необходимо задать два числа, а именно: величину самой ошибки (или доверительного интервала) и величину доверительной вероятности.

По закону Гаусса средней квадратичной ошибке σ соответствует доверительная вероятность 0,68. удвоенной средней квадратичной ошибке 2 σ – доверительная вероятность 0,95 и утроенной 3 σ – 0,997.

По закону сложения случайных ошибок, если измеряемая величина z является суммой или разностью двух случайных величин Х и Y, то

Ѕ 2 z = Ѕ 2 x + Ѕ2 y или Ѕ z = √ Ѕ 2 x + Ѕ2 y . (4)

Закон сложения дисперсий сохраняется для любого числа слагаемых. Отсюда следует, что средняя квадратичная погрешность среднего арифметического

Ѕ x = Ѕ x/ √ n (5)

Доверительный интервал определяется с помощью t-распределения Стьюдента

∆ x = tр Ѕ x / √n. (6)

Здесь t зависит от доверительной вероятности Р и числа степеней свободы f = n – 1.

Значения tр зависят особенно резко от f при малых его значениях. Поэтому увеличение n приводит к сужению доверительного интервала не только вследствии уменьшения множителя 1/√n, но в еще большей степени вследствие уменьшения tр. Так, при Р = 95% изменение n с двух опытов до трех уменьшает множитель tр/ √n с 12,81/ √2 = 9 до 4,3/ √3=2,5, т.е. доверительный интервал сужается в 3,6 раза. При больших значениях n увеличение его на единицу сказывается на ширине доверительного интервала гораздо меньше.

Статистические оценки случайной величины (среднее арифметическое x и стандартное отклонение S x) вычисляются из предположения, что выборка x i не содержит грубых ошибок (промахов). Для исключения промахов из большой выборки можно пользоваться правилом 2 σ или 3 σ. Для промаха x* вычисляются абсолютное значение разности │ x* - x │. При доверительной вероятности Р = 0,95 x* отбрасывается, если │ x* - x │> 2σ, а при Р = 0,997, если │ x* - x │> 3σ.

Для небольших выборок, когда S x существенно отличается от σ , пользуются критерием Стьюдента.

Сравнивают

с tр. Если t > tр, то с доверительной вероятностью Р можно считать, что измерение x* является грубой ошибкой. Заметим, что при t ≤ tр говорить об отсутствии грубой ошибки нельзя, а можно говорить лишь о недостаточных основаниях для исключения данного измерения.

После исключения грубой ошибки оценки x и S x необходимо вновь пересчитать и рассмотреть вопрос и промахах в оставшейся выборке.

Статистические критерии различия

В процессе исследований, особенно при промышленных испытаниях, собирают значительный экспериментальный материал в виде показателей обогащения, характеристик руды, растворов и т.д., соответствующих одинаковым или различным технологическим режимам, конструкциям аппаратов и типам руд. При этом возникают следующие вопросы:

1. Однородны ли показатели обогащения, получаемые при различных режимах или конструкциях аппаратов, или эти выборки относятся к различным статистическим совокупностям?

2. Одинаково ли стабильны получаемые при различных режимах результаты или в каком-либо случае показатели менее устойчивы и разброс данных больше?

3. Относится ли та или иная проба руды или результат к данной статистической совокупности?

4. Соответствует ли данное эмпирическое распределение тому или иному теоретическому распределению?

5. Адекватна ли выбранная математическая модель экспериментальным данным?

Эти вопросы решаются проверкой статистической гипотезы о принадлежности всех полученных экспериментальных данных к одной генеральной совокупности. Общий подход состоит в проверке нулевой гипотезы h0 об отсутствии реального различия между экспериментальными результатами, разброс которых объясняется случайными факторами, обусловливающими ошибку воспроизводимости.

Справедливость нулевой гипотезы проверяется вычислениями вероятности того, что из-за случайной выборки расхождение может достигнуть фактически наблюденной величины; если эта вероятность окажется очень малой, то нулевая гипотеза отвергается (т.е. маловероятно, что расхождение вызвано случайными величинами, а не реальным различием). Вероятность Р, которую принимают за основу при статистической оценке гипотезы, определяет уровень значимости.

По результатам, полученным для двух выборок, вычисляют значение некоторой контрольной величины λ и определяют область Λ, внутри которой следует ожидать λ с определенной вероятностью Р. Если контрольная величина λ лежит вне области Λ, то выбранная гипотеза отбрасывается, разница между полученными величинами называется статистически значимой. Если контрольная величина λ находится внутри области Λ, то проверяемая гипотеза принимается. Однако из этого не следует, что гипотеза безусловно подтвердилась. Можно только сказать, что результаты измерений не противоречат проверяемой гипотезе. В этом случае говорят, что различие оказалось незначимым.

Отбросить или принять статистическую гипотезу решают на основании выборочных измерений, поэтому следует оценить возможность ошибки. Если, например, с вероятностью Р отбрасывают гипотезу о том, что два средних значения x1 и x2 принадлежат одной и той же генеральной совокупности, то из этого можно сделать вывод о различии этих значений. Вероятность того, что оба средних значения все же принадлежат одной и той же генеральной совокупности, будет а = 1 — Р. Следовательно, при использовании критерия λ > Λ будет отброшена гипотеза, которая в действительности справедлива, в 100 а % случаев; их называют ошибкой первого рода. Напротив, может случиться, что при λ < Λ проверяемая гипотеза принимается, хотя она не соответствует действительности. Это ошибочное заключение называют ошибкой второго рода.

Выбор доверительной вероятности Р определяется конкретными задачами исследования.

В общем случае часто придерживаются следующих трех правил:

1. Проверяемая гипотеза отбрасывается, если ошибка первого рода может появиться в менее чем 100а = 1% всех случаев, т. е. Р =0,99. Тогда рассматриваемая разница является значимой.

2. Проверяемая гипотеза принимается, если ошибка первого рода возможна в более чем 100а = 5% всех случаев, т. е. Р ≤ 0,95. Тогда рассматриваемая разница является незначимой.

3. Отбрасываемую гипотезу следует дополнительно обсудить, если число возможных ошибок первого рода лежит в интервале между 5 и 1% (0,95 < Р <0,99). Необходимо провести дополни- тельные исследования.

Если разница определяется между параметрами статистического распределения (средними арифметическими или дисперсиями), то применяются параметрические критерии, например Стьюдента (t), Фишера (F) и Пирсона (x 2).

Однако далеко не все задачи можно решить с помощью этих критериев. F и t критерии применяются только тогда, когда распределение вероятностей в генеральной совокупности не очень отклоняется от нормального. Эти критерии не применяются также к совокупностям, вероятности которых характеризуются условными рангами, а не точными численными значениями. Применимость x2-критерия ограничена совокупностями достаточно большого объема (не менее 20—30 вариант), причем отдельные разряды должны содержать не меньше 3—4 вариант.

В математической статистике используется несколько непараметрических критериев различия, применяемых как к численно определенным, так и к порядковым (ранговым) совокупностям. Методика их использования описана в специальных руководствах.

Сравнение средних значений, t-критерий

При сравнении средних значений по существу рассматривают совместно доверительные интервалы двух статистических совокупностей. Для оценки доверительного интервала используют также t -критерий.

Пусть имеется две статистические выборки: х — с параметрами х, S2x, полученными при пх измерений, иy— с параметрами y, Sy2 при nу измерений. Распределения х и у близки к нормальному. Нулевая гипотеза состоит в предположении, что математические ожидания μx и μ,у равны, т.е. μx - μy= 0.

Если дисперсии S2x и S2y различаются незначимо, вычисляют среднее взвешенное двух дисперсий

Число степеней свободы здесь f= пх — пу — 2. Если t > t95%, различие между х и у незначимо.

В частном случае, когда пх = пу, выражение упрощается:

Средневзвешенное двух дисперсий:

При f = 9 по таблице критерия Стьюдента находим t 0,95 =2,82.

Таким образом, полученное значение t оказалось больше табличного и, следовательно, расхождение между содержанием металла в блоках надо считать значимым.

Если различие х и у значимо, доверительный интервал для разности х — у определяется tp Sx_y при числе степеней свободы f = пх + пу — 2.

Если нет основания считать дисперсии равными, то для сравнения двух статистических выборок при n1, п2 можно воспользоваться приближенным t-критерием

с числом степеней свободы

Эмпирические совокупности (больше двух) сравнивают попарно с помощью t-критерия. Однако более эффективным в этом случае является дисперсионный анализ.

Сравнение сопряженных пар

Работы двух аппаратов или технологических режимов часто приходится сравнивать в сильно варьирующихся условиях, например при изменении качества руды, времени года и т. п. Попарное сопоставление в этом случае позволяет исключить вариацию, связанную с влиянием других факторов.

При этом оценивается не расхождение средних х —у , а разность пар наблюдений ∆i = xi - yi. Вариационный ряд ∆ рассматривается как самостоятельный со средним ∆, дисперсией S2∆ и числом степеней свободы f = n – 1, где n – число сопряженных пар наблюдений.

Последовательный анализ Валъда

'Гак как внедрение нового метода в промышленность требует определенных затрат, часто возникает условие повышения эффективности процесса не менее, чем на определенную величину ∆, при которой данное внедрение становится оправданным. Если при этом каждый эксперимент достаточно сложен и трудоемок, возникает задача сведения к минимуму количества таких экспериментов при условии статистического подтверждения гипотезы y ≥ x + ∆ с заданной вероятностью Р.

При использовании метода последовательного анализа математическая обработка результатов производится не после завершения серии опытов, а после каждого опыта. В результате этой обработки выясняется, можно ли принять одну из конкурирующих гипотез (и какую именно) или же следует продолжить испытания. Число требующихся при этом наблюдений оказывается в среднем примерно вдвое меньше, чем при классическом анализе. Вальд показал, что, задав вероятность ошибки первого рода α и ошибки второго рода β, можно получить в координатах ∑ yi - ni три области, как это показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Сравнение вариантов при последовательном анализе Вальда

Парное сравнение дисперсий. Критерий Фишера

Две выборочные совокупности, не различаясь значимо по своим средним значениям, могут различаться по стандартным отклонениям (или дисперсиям). Задача сопоставления дисперсий возникает при сравнении точности различных приборов или методов измерения, а также в рассмотренных выше применениях t-критерия, когда приходится предварительно проверять равенство дисперсий.

Если разница между S1 и S2 лежит в границах возможных случайных колебаний, то оба распределения относятся к одной и той же генеральной совокупности. Нуль-гипотеза состоит в предположении, что σ21 = σ22 = σ2.

Для решения вопроса о случайном или неслучайном расхождении дисперсий рассматривают отношение большей эмпирической дисперсии к меньшей. Затем задают желаемую надежность вывода Р = 0,95 или Р = 0,99 и по таблице находят критическое значение отношения F, соответствующее данным числам степеней свободы f1 и f2 (число степеней свободы f1 относится к большей эмпирической дисперсии).

Если отношение, подсчитанное по результатам измерений, оказывется больше критического значения, то расхождение дисперсий считают неслучайным (значимым) с надежностью Р.

Па рисунке 2 показана схема использования критерия Фишера и дана номограмма для проверки гипотезы о различии дисперсий для случая f1= f2.

Рисунок 2 - Номограмма для проверки гипотезы по F-критерию при равном числе степеней свободы

5. Изучение металлургических свойств маггемитовых руд

5.1 Оценка металлургического сырья

Железные руды в большинстве своем являются комплексными и кроме железа содержат целый ряд сопутствующих элементов (медь, цинк, свинец, кобальт, германий, бор, титан, ванадий, золото, платина и др.), извлечение и использование которых улучшает технико-экономические показатели предприятий по добыче железных руд.

Оценка сырья осуществляется по следующим основным параметрам:

1 Содержание основного элемента (железа);

2. Наличие полезных компонентов;

3 Содержание вредных примесей;

4 Содержание в пустой породе оксидов максимально приближающих её к самоплавкой;

5 Постоянство химического состава (колебание содержания железа в руде Fe ≤ 0,2 %);

6 Восстановимость;

7 Физические свойствами, влияющие на газопронициемость ( кусковатость, прочность, отсутствие мелочи менее 3 мм);

8 Влажность W не более 4-6 %, так как при транспортировке руда смерзается.

Качественная характеристика железной руды зависит, прежде всего, от содержания в ней железа, что оказывает большое влияние на себестоимость чугуна.

Химический состав железных руд, применяемых в доменном процессе, оказывает влияние на показатели доменной плавки, сталеплавильного передела, на свойства чугуна и стали.

Маггемитовая руда содержит железа до 39,47 %, так как содержание является не очень высоким, то для данной руды необходимо найти оптимальный вид обогащения /3/.

Также руда содержит полезные примеси, такие как никель до 0,28 %, хром до 1,35 %, окись кальция – до 21 % , магния – до 24 % и марганца до 0,16 %. Присутствие таких оксидов как оксиды кремния (23,57 %-50,38 %), ванадия (до 0,06 %) и титана (до 0,41 %) также является положительным.

Присутствие вредных примесей в рудах является не желательным, так как они отрицательно влияют на качество чугуна, разрушающе действуют на футеровку доменной печи.

Вредных примесей в руде минимальное количество. Серы содержится до 0,06 %, фосфора – до 0,03 %.

Пустая порода состоит из примесей: SiO2, Al2O3, MgO, CaO, MnO, Cr2O3, TiO, TiO2 и т.д. Пустая парода оценивается основностью.

Пустая порода, для которой основность = 1,0 называется самоплавкой, т.е. в процессе плавки вносится минимум флюсующих добавок.

По физической характеристике руды характеризуются незначительной крепостью (в пределах 1,5 по шкале проф. Протодъяконова), высокой влажностью и гигроскопичностью.

Влажность руды составляет в среднем 19,8 %, нижнего – 27,8 %. В забое руды эти представляют собой плотную массу, однако, при высыхании разрушаются, образуя большое количество мелочи и пыли.

Объемный вес руд изменяется, в зависимости от типов руды, от 1,55 до 2,95 т/м3, составляя в среднем 2,19 т/м3 при естественной влажности руды, сухой руды 1,76 т/м3. Коэффициент разрыхления руд изменяется от 0,98 до 2,09 при среднем значении 1,54.

5.2 Технологическая характеристика металлургического сырья

По гранулометрическому составу руда после её дробления до 30 мм характеризуется преобладанием мелкозернистого материала. Содержание кусков более 25 мм незначительное Фракция мельче 3 мм составляет 71,7 %. Наибольшее содержание железа связано с фракцией 3,0 ÷ 1,0 мм (53 % железа от общего содержания). Исходя из вещественного состава руды, основными эффективными методами их обогащения является гравитационные и магнитная сепарация в слабом магнитном поле.

Гранулометрический состав пробы маггемитовой руды приведен в таблице 10, химический состав руды по месторождению показан в таблице 11.

Кроме железа, руда содержит легирующие элементы: никель и хром. Она чиста от вредных примесей серы (от сл. до 0,06) и фосфора (от сл. до 0,08). Благоприятным фактором является повышенное содержание окиси магния и кальция.

Из приведенных таблиц видно, что основное значение в руде имеют кремнезем, окись магния и кальция, железо и потери при прокаливании.

Железо связано с маггемитом, гетитом, гидрогетитом и лимонитом. Максимальное содержание его в руде 39,47 %. Закономерности распределения железа по вертикали и в плане не отмечается. Пробы были подвергнуты рациональному анализу. В результате установлено, что 80,8 - 86,6 % железа находится в форме окислов и гидроокислов железа. 13,4 - 19,2 % железа приходится на долю силикатов. Никель и хром содержатся в малом количестве. Никеля 0,2 - 0,3 %, хрома 0,1 - 1,3 %. Эти элементы связаны с обломками природно-легированных руд, серпентинита и обломками зерен хромита. Никель представлен силикатными минералами, входящими в состав природно-легированных руд. Кальций и магний входят в состав доломитового цемента и обломков известняка и магнезита.

Таблица 10. Гранулометрический состав маггемитовой руды

Таблица 11. Химический состав маггемитовой руды

5.3 Исследование обогатимости руд

Поскольку маггемитовая руда является рудой бедной по содержанию в ней железа, то разработка рациональной схемы обогащения является главным в деле использования её в промышленности /3/.

Испытания этой руды на обогатимость проводились заводом "Сибэлектросталь" (Сусликов Г.Ф., Суркова З.Е., Косульникова Н.С.), исследователями ОАО "Механобр-Инжиниринг" (Тациенко П.А., Сентемова В.А.), ОАО "Урал Сталь" (Панычев А.А.).

На заводе "Сибэлектросталь" проводились лабораторные и промышленные испытания. Опытное обогащение проводилось по магнитной, магнитно-гравитационной схемам и по схеме гравитационно-магнитной с обжигом промежуточного продукта. После лабораторных испытаний исследователи пришли к следующим выводам:

1 Железистые конгломераты (маггемитовую руду) возможно обогащать гравитационно-магнитным и магнитным способами. По гравитационно-магнитным схемам получены концентраты, содержащие 47,0-52,2 % железа при его извлечении 63,6-58,3 %. Выход концентрата составит 28,4-23,5 %. По магнитной схеме получено 18,0 % концентрата, содержащего 55,6 % железа при его извлечении 47,8%.

2 Наиболее благоприятный химический состав концентратов соответствует содержанию железа 48,0-50,0 %. Основность такого концентрата () = 0,34-0,36, а отношение SiO2 : Al2O3 равно 2,60-1,96. В концентрате, содержащем 56,8 % железа основность снижается до 0,255,а отношение SiO2 : Аl2O3 до 1,36-1,81.

3 Полученные концентраты чисты по сере (0,008-0,012 %) и фосфору (0,021-0,041 %), но содержит 1,68 % хрома. Полезной примесью является никель, содержание которого равно 0,16-0,19 %. Извлечение в концентрат хрома равно 60,0-62,0 %, никеля 30,0-34,0 %.

Промышленное опытное обогащение проводили на пробе общим объёмом 600 тонн.

Концентраты, полученные по гравитационно-магнитной схеме, содержат 49,7 % и 48,0 % железа, 9,9-10,8 % кремнезема, 5,62-5,40 % глинозема, 3,60-3,30 % окиси магния, 0,005-0,007 % серы, 0,051-0,052 % фосфора, 1,89-1,70 % хрома, 0,21-0,24 % никеля соответственно по пробам 3, 4.

Основность концентратов: = 0,28-0,26, а отношение SiO2 / Al2O3 = 1,76-2,2.

Для определения рентабельности использования железистых конгломератов в качестве металлургического сырья были сделаны ориентировочные технико-экономические расчеты себестоимости концентрата в зависимости от содержания железа в исходной руде. В основу расчетов были положены затраты по отдельным операциям, заимствованные от действующих горно-обогатительных предприятий. Сделан анализ зависимости себестоимости концентрата от содержания железа в рудах

Расчёты показали, что себестоимость концентратов, полученных по гравитационно-магнитной схеме ниже себестоимости концентратов, полученных по магнитной схеме, и находятся в обратной зависимости от содержания железа в конгломерате. Однако, вопрос о рекомендации схемы обогащения может быть решен только после определения технико-экономических показателей по дальнейшему металлургическому переделу, так как содержание железа в концентратах магнитной схемы выше на 5-7 %.

Сравнение себестоимости 1 тонны железа в концентратах, получаемых из конгломерата, показало, что она находится на уровне себестоимости действующих горно-обогатительных комбинатов.

Работа, проведенная в ОАО "Механобр-инжиниринг", была ориентирована на сухой способ обогащения на существующих простаивающих мощностях предприятия.

В результате обогащения при крупности 1-0 и 3-0 мм получено 15,6 и 17,75 % концентрата с содержанием железа 54,4 и 52,1 % железа при извлечении его в концентрат соответственно

41,8 % и 44,9 %. С учетом потерь при прокаливании содержание железа в концентрате составляет 56,1 и 54,5 %.

При повторных испытаниях на обогатимость руды рекомендованная технологическая схема предыдущей работы была дополнена по варианту, представленном на рисунке. Хвосты, несущие большие потери, после измельчения до 0,071 мм (60 %) были отправлены на мокрую магнитную сепарацию. Мокрая магнитная сепарация позволила дополнительно получить из хвостов 10 % концентрата с содержанием железа 54,6 % и извлечением железа 28,6 %. При этой технологической схеме показатели достигли показателей схемы гравитационно-магнитного обогащения с обжигом промпродуктов, а степень обогащения равна 2,81 против 2,25. Химический состав концентрата несколько улучшился, в %: Fe2O3 – 76,6; FeO – 0,8; SiO2 – 5,75; Al2O3 – 3,47; MgO – 5,35; CaO – 0,8; S – 0,006; P – 0,042; Cr – 1,57; Ni – 0,24; потери при прокаливании – 5,3. Основность концентрата составила = 0,66, а отношение

SiO2 : Al2O3 равно 1,66. Концентрат чистый по сере (0,006 %) и фосфору (0,042 %), но содержит 1,57 % хрома. Полезная примесь – никель, содержание которого в концентрате равно 0,24 %, извлекается, к сожалению, всего 35 %, с большими потерями (65 %) в хвостах, что является закономерным, так как никель в рудах находится частью в адсорбированной форме, а частью - в виде примеси к хлоритам, где она изоморфно замещает часть атомов магния. Извлечение в концентрат хрома составляет 63 %, при этом соотношение хрома к никелю равно 6,54, что требует отнести концентрат к сильно-хромистым и ограничивает их применение. Необходимо найти пути извлечения из концентрата хрома до 0,24 % или использовать концентрат как одной из составляющих агломерационной шихты. Извлечение из концентрата хрома представляется возможным, так как большая часть хрома заключена в хромитах и хромшпинелидах с размером зёрен от сотых долей до 2 миллиметров (последние хорошо видны простым глазом в свежих штуфах руды).

Обогащение маггемитовой руды по предложенной схеме (рисунок 3,4) технологически эффективнее других рассмотренных схем, а что касается экономической эффективности, то этот вопрос о применении той или иной схемы обогащения (гравитационно-магнитной с обжигом или без обжига, магнитной, сухой или мокрой) должен быть решен соответствующими экономическими расчетами.

Д – дробление на молотковых дробилках;

И – измельчение на стержневой мольнице.

Рисунок 3 – Технологическая схема подготовительных процессов для обогащения

Рисунок 4 – Предлагаемая схема обогащения маггемитовой руды

5.3.1 Химизм процесса восстановления

Химический и минеральный состав промпродукта, полученного после переработки маггемитовой руды сухой магнитной сепарацией, довольно сложный, что обусловливает многообразие химических превращений при его термической обработке /5/.

Определяющей является реакция восстановления твердым восстановителем гидрогетита (3Fe2O3 · 4Н2О) через газовую фазу. Гидрогетит представляет собой твердый раствор воды в гетите (Fe2O3 ·Н2О). вода входит в кристаллическую решетку твердого раствора в гетите в виде нейтральных молекул, удаление которых становится возможным уже при температуре 120 – 200 ºС без изменения типа решетки и скачкообразных изменений ее параметров.

В решетке гетита кристаллизованная влага присутствует в виде ионов гидроокислов (ОН)-, где каждый атом водорода располагается симметрично между атомами кислорода, образуя водородную связь.

В области температур до 400 ºС происходят испарение поверхностной влаги и разложение гидрогетита до гематита (Fe2O3) путем отнятия кристаллизационной влаги:

3 Fe2O3 · 4Н2О → Fe2O3 + Н2О ↑.

При температуре 300 – 400 ºС начинается процесс дегидрации хлоритов, основными из которых является амезит – (Mq, Fe)4Al2 [Al2Si2O10](OH)8, шамозит – Fe4Al [Si3Al O10] (OH)8 и пеннин – (Mq, Fe)5Al [Al Si3O10] (OH)8.

Основу такой структуры хлоритов составляют листы из тетраэдров (SiO4), между которыми располагаются гидроксильные группы (ОН)- и катионы Fe, Al, Mq. Хлориты плотной оболочкой обрамляют зерна железных минералов. Разложенные же оболочки хлоритов отличаются сильной пористостью, наличием большого количества трещин.

Присутствие известняка (СаСО3) способствует ускоренному разложению хлоритовых оболочек на поверхности зерен оксидов железа. Процесс разложения хлоритовых оболочек известняком следует рассматривать как реакцию между твердыми фазами.

Угольный ангидрид, полученный от диссоциации известняка, вступает в соединение с углем

СО2 + С = 2СО,

образуя свободный оксид углерода, являющийся восстановителем оксидов железа.

На освобожденную от хлоритовой оболочки реакционную поверхность адсорбируются молекулы газа-восстановителя (в нашем случае СО) и вступают в реакцию с оксидом железа.

Следует отметить, что на ускорение процесса адсорбции молекул восстановителя благоприятно влияет и тот факт, что свободный оксид углерода, полученный за счет разложения хлоритовой оболочки известняком, находится в непосредственной близости от реакционной поверхности.

Восстановление оксидов железа до магнетита протекает по суммарной реакции:

3Fe2O3 + СО =2 Fe2O3 + СО2 + 8870 кал

СО2 + С = 2СО – 37710 кал

3Fe2O3 + С = 2Fe2O3 +СО – 28840 кал.

Реакция 2СО ↔ СО2 + С эндотермическая, протекает со значительным поглощением тепла.

Несколько раньше, при температуре 400 – 600 ºС, осуществляется разложение находящегося в руде сидерита по суммарной реакции:

3FeCO3 = 3FeO + 3CO2

3FeO + CO2 = Fe3O4 + CO

FeCO3 = Fe3O4 + СО + 2СО2 – 35700 кал.

Для получения кривых нагревания гидрогетита и хлоритов из руды было выделено несколоко образцов последних. Отобранное бинокулярной лупой и проверенное под микроскопом хлоритовое вещество было передано на химические и термические исследования. Химичесикй состав трех образцов приведен в таблице 12.

Таблица 12 - Химический состав хлоритов маггемитовых руд

Образец 1 отобран из тонкослоистых руд с показателем преломления N = 1.648 ± 0.002.

Кривая нагревания образца 1 имеет следующие эндотермические остановки: первая с максимумом при температуре 99,2 ºС отвечает непрерывному удалению воды; вторая при температуре 289,6 – 337,2 ºС, по-видимому, отвечает диссоциации гетита; третья при 484,7 ºС хлоритовая; природа четвертой остановки при 720 ºС не выяснена.

Образец 2 несколько отличается от образца 1 по химическому составу – он не содержит глинозема. Состоит из плотной травянисто-зеленой массы. Плотность их – 2,96 г/см3. показатели преломления этих хлоритов определены иммерсионным методом, N = 1.694 ± 0.002.

На кривой нагревания образца 2 отмечаются две эндотермические остановки: первая при температуре от 66,5 ºС с максимумом при 165,5ºС, вторая – от 428 ºС с максимумом при 539 ºС. Между этими остановками наблюдается экзотермический эффект при температуре от 266 ºС с максимумом при 362,5 ºС. Второй экзотермический эффект отмечается уже в области высоких температур (при 1163 ºС).

Образец 3 представляет собой микрочешуйчатый хлорит, состоящий из плотной темно-зеленой массы. Твердость ее около 3. Плотность – 2,91 г/см3. показатель преломления N = 1,616 ± 0,002. Кривая нагревания имеет три эндотермические остановки: первая начинается при температуре 57 ºС и доходит до максимума при 254 ºС, вторая с максимумом при 374 ºС и третья с максимумом при 583 ºС. Отмечается два экзотермических эффекта: первый с максимумом при 294 ºС и второй с максимумом при 494 ºС.

Термическому исследованию подвергали четыре образца гидрогетита. Кривая нагревания плотного сплошного гидрогетита с полуметаллическим блеском соответствует типичной кривой нагревания для гидрогетита: она имеет один хорошо выраженный эндотермический эффект с максимумом при 315 ºС.

Другая кривая нагревания получена для плотного гидрогетита из конкреции. Эта кривая имеет два эндотермических эффекта: первый с максимумом при температуре 335 ºС, второй при температуре 550 ºС. Первая остановка отвечает разложению гетита, вторая – хлоритовая.

На обеих кривых нагревания гидрогетитовых бобов и оолитов и плотного гидрогетита с матовым блеском имеются хорошо выраженные эндотермические остановки: в одном случае с максимумом при 335 ºС, в другом – с максимумом при 320 ºС, которые по своему положению и характеру соответствуют остановкам гидрогетита. Кроме этого, при температуре 710 ºС имеется экзотермическая остановка, которая объясняется наличием примесей в бобовых образованиях.

Рассматривая химизм разложения хлоритовых оболочек с помощью известняка, не следует забывать, что в твердой фазе протекают только экзотермические химические реакции и что в качестве первичного продукта реакции между двумя веществами во всех случаях образуется одно и то же соединение, состав которого часто не соответствует соотношению концентраций реагирующих веществ.

Процесс разрушения хлоритовых оболочек, изолирующих реакционную поверхность зерен железных минералов, фиксировался на микрофотографиях. На микрофотографии шлифа сырой руды ясно видно, что плотные оболочки хлоритов белыми каемками обрамляют темные бобы и оолиты (зерна) гидрогетита.

При сравнении микрофотографии руды, обожженной при температуре 800 ºС в течение 30 минут с твердым восстановителем – карагандинским углем ( 3% от массы руды) – без добавки известняка, и микрофотографии руды, обожженной в аналогичных условиях, но с добавкой 3,5 % известняка (СаСО3), ясно видно, что известняк способствует разрушению хлоритовых оболочек, создает большую пористость, облегчая проникновение газа-восстановителя к реакционной поверхности.

Был проведен термический анализ проб руды с добавкой 3 % угля (восстановитель) и дополнительно 3,5 % оксида кальция, 3,5 % карбоната кальция, 1,0 и 5,0 % карбоната железа.

Полученные термогравеметрические кривые по производной приведены на рисунке 5. Потери в массе вследствие удаления газообразных продуктов реакции восстановления навесок руды во всех случаях наблюдалось при температурах 100, 340, и 540 ºС. Потери в массе навесок руды при 100 ºС обусловлены удалением гигроскопической влаги. Судя по кривым дифференциального термического анализа (ДТА) указанных смесей (рисунок 6), потери в массе при температурах 340 и 540 ºС отвечают эндотермическим эффектам.

1 – руда + 3% С; 2 – руда + 3% С +3,5% СаО; 3 – руда + 3% С + 3,5%СаСО3; 4 – руда + 3% С + 1% FeCO3; 5 – руда + 3% С + 5% FeCO3.

Рисунок 5. Термогравеметрические кривые по производной

1 – руда + 3% С; 2 – руда + 3% С +3,5% СаО; 3 – руда + 3% С + 3,5%СаСО3; 4 – руда + 3% С + 1% FeCO3; 5 – руда + 3% С + 5% FeCO3.

Рисунок 6 - ДТА-кривые исследуемых проб

Характер термоэффекта при 340 ºС свидетельствуют о том, что резкое изменение массы навесок вызвано превращением гетита (α-FeOOH) и лепидокротита (γ- FeOOH) в α-Fe2O3 или γ- Fe2O3. Соответствующие ДТА-кривые термического разложения гетита и лепидокротита приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 - ДТА-кривые:1 – гетита; 2 – лепидокрокита

Разложение гетита и лепидокрокита протекает по реакции:

2FeOOH → Fe2O3 + H2O.

Аналогичным образом, по характеру термоэффекта, резкое изменение массы навесок при 540 ºС можно объяснить термическим разложением сидерита или шамозита, присутствующих в окисленных рудах. ДТА-кривые термического разложения сидерита и шамозита приведены на рисунке 8.

Рисунок 8 - ДТА-кривые: 1 – сидерита; 2 – шамозита

Термическое разложение сидерита (карбонаты трехвалентного железа неустойчивы в твердом состоянии) протекает по реакции:

FeCO3 (т) = FeO (т) + СО2

Выделяющийся СО2 окисляет оксид железа в магнетит:

3FeO (т) + CO2 = Fe3О4 (т) + СО,

обладающий ферромагнитными свойствами.

Шамозит в руде представлен в виде пленок на минералах железа, поэтому интенсификация процесса магнетизирующего обжига окисленных железных руд связана с протеканием твердофазных реакций между пленкой шамозита и частицами известняковой добавки.

Как уже отмечалось, в твердой фазе протекают только экзотермические реакции. В связи с этим экзотермический пик на ДТА-кривой (в соответствии с рисунком 9) соответствует реакциям горения углерода:

1/2 ( С + О2) = 1/2 СО2;

1/2 ( С +СО2) = 2 СО,

второй – реакции образования магнетита

2Fe2O3 + С + 1/2 О2 = 2Fe3O4 + СО2

(второй экзотермический пик "разрезан" эндотермическим эффектом реакций термического разложения сидерита и шамозита).

При добавке известняка последний частично разлагается на СаО и СО2:

СаСО3 = СаО + СО2.

СаО не реагирует с образующимся магнетитом, в отличие от гемотита. В нейтральной атмосфере присадка СаО к магнетитовой шихте приводит к образованию только силикатов кальция, а не ферритов кальция. Следовательно, благоприятное действие добавки известняка заключается в разрушении дегидратированного шамозита. Надо полагать, что разрушение дегидратированного шимозита в присутствии известняка состоит в диффузии оксида кремния в частицы СаО и образования силикатов кальция.

6. Возможности использования надрудной толщи маггемитовых руд

6.1 Изучение вещественного состава

Технология подготовки руд к доменной плавке определяется их минеральным и вещественным составом. Необходимо установить количественный минеральный состав руд и выявить основные и попутные компоненты, определить основные рудные минералы, изучить разновидности и генерации рудных минералов, отличающихся по составу и обогатимости. Необходимо также изучить распределение рудных минералов, сопоставить баланс распределения рудных элементов по минералам и выяснить формы вхождения их в состав руд и решить ряд других вопросов. Лишь после этого следует разрабатывать схему технологической переработки руд, которая должна предусматривать извлечение не только главного элемента (железа), но и попутных компонентов. Важно не только извлечь из руды все полезные элементы, но извлечь их экономически выгодно.

Все компоненты химического состава железных руд можно разделить на железо, вредные (сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец) и полезные примеси (ванадий, хром, кобальт, никель и др.) и шлакообразующие компоненты (пустая порода).

Новые способы получения металла (металлургия железа и порошков) требует использования более качественных руд, в частности, повышенного содержания железа и отсутствия вредных примесей (особенно изоморфных) в главных рудных минералах – магнетите и гематите.

Достоверное определение среднего содержания металла имеет исключительно важное значение для правильной оценки большинства рудных месторождений, так как ошибка в подсчетах запасов железной руды имеет гораздо меньшее значение по сравнению с ошибкой в определении содержания металла вследствие того, что последняя ошибка отразится на результатах эксплуатации с первых дней. Чем беднее руда, тем большее значение имеет правильное определение содержания железа. В первую очередь от содержания железа в руде зависит и ее цена. Химический состав железных руд, применяемых в доменном процессе, оказывает влияние на показатели доменной плавки, сталеплавильного передела, на свойства чугуна и стали.

Все компоненты химического состава железных руд можно разделить на железо, вредные (сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец) и полезные примеси (ванадий, хром, кобальт, никель и др.) и шлакообразующие компоненты (пустая порода).

Химический состав надрудной толщи маггемитовых руд приведен в таблице 13.

Таблица 13 - Химический состав надрудной толщи маггемитовых руд

6.2 Исследование обогатимости надрудной толщи

При обогатимости надрудной толщи маггемитовых руд применялся метод мокрой магнитной сепарации. Пробы измельчались до крупности 1 мм, 0,074 мм – 60 % и 0,074 мм – 80 %, затем, в измельченную пробу добавлялась вода из расчета 1:5 и продукт отмагничивался. При измельчении 1 мм выход концентрата составил 20 % при извлечении железа 23 %. При измельчении 0,074 мм (60) – выход концентрата составил 12% при извлечении железа 45%. При измельчении 0,074 мм (80) – выход концентрата – 10,6 %, извлечение железа – 51 %. По этим результатам можно сделать вывод, что при более мелкой фракции достигается наибольший выход железа при обогащении.

6.3 Результаты исследования

Исследования показали, что в надрудной толщи маггемитовых руд содержится (по данным таблицы 13) полезная примесь – никель, содержание которого в концентрате равно 0,47 % и извлекается 49 %, с большими потерями (51 %) в хвостах, что является закономерным, так как никель в рудах находится частью в адсорбированной форме, а частью - в виде примеси к хлоритам, где она изоморфно замещает часть атомов магния. Извлечение в концентрат хрома составляет 56 %, но содержание его составляет около 0,16 %, что является хорошим признаком. Таким образом, данные руды возможно использовать в качестве добавки в агломерационную шихту. На рисунке 9 показана диаграмма зависимости содержания хрома никеля и железа в надрудной толщи маггемитовых руд. По диаграмме зависимости содержания хрома, никеля и железа можно выявить взаимосвязь между содержанием железа и никеля: при повышении содержания железа повышается содержание никеля. Также, при повышении содержания никеля несколько повышается содержание хрома (кроме четвертого опыта).

Рисунок 9 – График зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате надрудной толщи

Таблица 14 - Зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате надрудной толщи

7. Использование некондиционных материалов в металлургии

7.1 Общие сведения о материалах

Большое внимание уделяется комплексному использованию минерального сырья, т. е. вовлечению в промышленность ряда компонентов, входящих в состав руд /6/. Например, из серебро-свинцово-цинковых руд извлекают серу, селен, кадмий, индий, барит и другие компоненты. На некоторых месторождениях горючих газов попутно получают сероводород (для извлечения серы) и гелий. На некоторых месторождениях флогопита стали попутно извлекать новый вид керамического сырья — диопсид. Примеров подобного рода можно привести очень много. Однако еще много попутных продуктов теряется. Например, в нашей стране пока не используются тонкоизмолотые серпентиновые отходы фабрик по извлечению волокон хризотил-асбеста, хотя в некоторых странах (например, в Канаде) постепенно, пока в опытном порядке, стали извлекать из этих отходов магний и другие компоненты. В США в экспериментальном порядке приступили к извлечению урана из фосфоритов.

При разработке многих месторождений попутно добывают вмещающие (в том числе вскрышные) породы, которые нередко используются для строительных целей, закладки выработанного пространства в подземных выработках и т. д.

Никель был открыт в 1751г. шведским металлургом А.Ф.Кронстедтом. Это серебристо-белый металл с сильным блеском, не тускнеющий на воздухе. Никель тверд, тугоплавок и легко полируется. При отсутствии примесей (особенно серы) он весьма гибок, ковок, тягуч и способен развальцовываться в очень тонкие листы и вытягиваться в проволоку. Температура плавления никеля 1455 0С, температура кипения 2990 0С, плотность 8,9 г/см3. Кларк никеля, по А.П. Виноградову , 0,008 %.

Наиболее древние – сульфидные медно-никелевый месторождения архейских зеленокаменных поясов расположены на западе Австралии. Одни месторождения этого района заключены в пачке высокомагнезиальных вулканогенных пород мощностью 240-600 м, залегают они в горизонте серпентинизированных комтиитовых перидотитов. Образование руд произошло до метаморфизма вулканогенных толщ. Месторождения второго более позднего типа ассоциируют с дайками дунитов.

На орогенной стадии геосинклинальных областей образуются комплексные никель-кобальтовые месторождения (часто с серебром, висмутом, ураном), ассоциирующие с комплексами гранитоидов.

Крупные сульфидные медно-никелевые месторождения возникли на активизированных древних платформах и щитах. Оруденение приурочено к расслоениям массивам основных и ультраосновных пород, а также связано с трапповым магматизмом.

В основу положена промышленная систематика месторождений, базирующаяся на морфологии рудных тел, геологических условиях их залегания, минеральном и вещественном составе руд, особенностях их технологической переработки.

Основные типы никелевых месторождений следующие:

1 медно-никелевые сульфидные месторождения: Норильское, Толнахское и Октябрьское, Мончегорское, Каула и др.(СНГ), рудный район Сёдбери и месторождение Томпсон (Канада), Камбалда (З.Австралия);

2 никелевые силикатные и кобальт-никелевые асболан силикатные преимущественно пластообразные месторождения Южного Урала, Кубы, Индонезии, Новой Каледонии, Австралии.

Второстепенные типы:

1 медно-колчеданные месторождения;

2 жильные сульфидно-арсенидные комплексные месторождения.

Потенциальный источник – современные железомарганцевые конкреции дна океанов.

Первый тип – главный источник никеля как в зарубежных странах, так и в СНГ. В капиталистических и развивающихся странах на него приходится 29 % всех запасов и 57,5 % добычи. Месторождения второго типа обладают значительно большими запасами (70,6 %) и из них добывают 41,5 % никеля. В СНГ этот тип имеет также важное значение. Второстепенные типы играют незначительную роль.

Сульфидные медно-никелевые месторождения с запасами никеля до 100 тыс.т считаются мелкими, от100 до 200 средними и свыше 200 – крупными. Крупные запасы никеля, сосредоточенные в железомарганцевых конкрециях на дне океанов, являются пока потенциальным источником этого металла.

Месторождения линейно-площадной коры

Бурыктальское месторождение находится в Оренбургской области. На площади выделяется ряд рудных участков, расположенных в 2-10 км один от другого. Глубина залегания рудных тел 13-110 м, мощность 1-25 м. Форма рудных залежей весьма сложная, с частыми раздувами, пережимами и карманообразными углублениями, обусловленная совместным развитием площадной и трещинной кор выветривания.

Промышленные никелевые руды представлены охрами, нонтронитами, нонтронизированными и выщелоченными серпентитами. По вещественному составу и технологическим свойствам выделяются два типа руд:

1 железистый, с повышенным содержанием кобальта;

2 магнезиальный, с повышенным содержанием никеля.

Месторождение отрабатывается открытым способом.

Месторождения линейного типа

Аккермановское месторождение приурочены к тектоническим зонам дробления, вдоль которых кора выветривания проникает на значительную глубину.

Ширина рудоносных зон неодинаковая, редко достигает нескольких десятков метров. Иногда встречаются ряд параллельных полос, сливающихся в верхней части коры. Чаще всего рудные тела имеют крутое падение и прослеживаются на глубину 25-60 м.

Основные носители никелевого оруденения в этом типе – гарниерит и гидросиликаты магния, хризотил и хризопраз. Трещинные месторождения по содержанию никеля более богаты, чем месторождения площадной коры.

Месторождения со сложной морфологией рудных тел. Среди этих месторождений выделяются месторождения "открытого" и "закрытого" карста. Руды приурочены к контакту никеленосных пород с карбонатными. В связи с этим площади месторождения вытянуты вдоль линии контактов. Рудные тела прослеживаются вдоль контакта на 100-350 м, а по падению на 10-200 м.

Карстовые полости выполняются разложенным серпентитом, известняком, тальком, хлоритом, глинами и др. Материал не сортирован и имеет слабовыраженную грубую слоистость. Основные носителем никелевого оруденения – гарниериты и другие никелевые силикаты и галлуазиты.

7.2 Технологические свойства руд и особенности их переработки

Технология переработки руд цветных металлов зависит от их минерального состава, степени окисления, комплексности, тексту и структур, крупности зерен и степени взаимного прорастания одних минералов в другие, сопротивляемости руд дроблению и степени шламообразования при их дроблении и измельчении. Все это обуславливает выделение большого числа промышленных типов руд, для которых требуются различные технологические схемы переработки.

По степени окисления руды медных и полиметаллических месторождений подразделяются на три типа: сульфидный, смешанный и окисленный. Критерием для отнесения руд к тому или иному типу служит содержание в рудах меди, свинца и цинка в оксидной форме.

Богатые сульфидные медно-никелевые руды с содержанием никеля более 1% при отношении никеля к мед не менее 1:1 и с пониженным (менее 25 %) содержанием железа направляются непосредственно в плавку. При содержании железа более 25 % и серы более 20 % богатые руды перед плавкой флотируют для разделения на медный и никелевый концентраты и вывода пирротина в отдельный продукт. Рядовые медно-никелевые руды с содержанием никеля менее 1 % обогащаются; при этом получают коллективный медно-никелевый или селективные никелевый и медный концентраты.

Содержащийся в медно-никелевых рудах кобальт в процессе обогащения накапливается в медно-никелевом, медном и никелевом концентратах. Вредными примесями сульфидных медно-никелевых руд являются цинк, свинец и мышьяк; их предельные содержания устанавливаются техническими условиями. Силикатные никелевые руды по комплексу рудообразующих минералов разделяются на два технологических типа: железистые (охристые, лептохлоритовые, гематитовые) и магнезиальные (серпентиниты с никелевыми силикатами).

Все силикатные руды подвергаются непосредственному металлургическому переделу: железистые – гидрометаллургическим (при содержании магния менее 3 %) или пирометаллургическим методами, магнезиальные - только пирометаллургическим. К вредным примесям в силикатных никелевых рудах относят медь и хром, а при плавке на ферроникель – и фосфор. Предельные содержания этих компонентов определяются техническими условиями.

Окисленные и смешанные руды обогащаются значительно хуже, чем сульфидные, особенно содержащие медь в силикатной форме. Цинк в оксидной форме в товарные концентраты практически не извлекается. Окисленные и смешанные руды перерабатываются либо по сложным комбинированным схемам, включающим сульфидизацию окисленных минералов и флотацию получаемого материала, либо гидрометаллургическим способом – путем химического выщелачивания металлов и последующего их осаждения.

Все медные, свинцово-цинковые и медно-никелевые руды являются комплексными. При переработке их обычно получают товарные медные, свинцовые, цинковые и никелевые концентраты, часто также серные (пиритные) , молибденовые, баритовые и магнетитовые, иногда промпродукты, содержащие благородные и другие металлы. В товарных концентратах разных марок, выделяемых по содержанию основных компонентов, лимитируется и содержание примесей.

Никель концентрируется главным образом в мафитах и ультрамафитах в виде примеси к силикатам и рассеянных мелких выделений сульфидов. Из гранитоидной магмы никель (вместе с кобальтом, мышьяком, серой, а иногда и висмутом, серебром, ураном) выносится в гидротермальных растворах и образует жильные сульфидные и силикатные никелевые месторождения. В поверхностных условиях никель переносится грунтовыми водами и в виде водных силикатов накапливается в коре выветривания. Известно более 40 минералов никеля и более 100 минералов, в которых никель и кобальт присутствуют совместно. На более часто встречающиеся и промышленные минералы никеля: сульфиды пентландит, миллерит, никелин, никелестый пирротин, полидимит, кобальт-никелевый пирит, виоларит, бравоит, ваэсит, хлоантит, раммельс-бергит, герсдорфит, ульманит, водные силикаты – гарниерит, аннабергит, ховахсит, ревдинскит, шухардит, никелевые нонтрониты и никелевые хлориты. Обычно разрабатываются месторождения сульфидных руд, содержащие 1-2 % никеля, и силикатные руды, содержащие 1-1,5 % никеля. Сульфоарсенидные никель-кобальтовые руды добываются в небольшом количестве. Никель получают из комплексных руд: медно-никелевых, кобальт-никелевых, железоникелевых. Для комплексных сульфидных руд никеля минимальным промышленным содержанием считается 0,2 %, для оксидно-силикатных – 0,6 %. Сульфидные медно-никелевые руды бывают массивными, вкрапленными и прожилковато-вкрапленными. Богатые руды с содержанием никеля не ниже 2-2,5 % направляются в плавку. Более бедные руды предварительно обогащаются методом флотации. Силикатные руды никеля с содержанием металла 1,1-2 % обогащению не поддаются. Они просушиваются, брикетируются, к ним примешиваются добавки, содержащие серу, и руды направляются в плавку. Сульфидо-арсенидные руды комплексные (никель, кобальт, серебро, иногда золото, висмут, уран) обычно богатые. В случае необходимости они подвергаются обогащению методом флотации.

Никель обладает ценными свойствами: ферромагнитностью, ковкостью, тягучестью, не окисляемостью на воздухе, сильным блеском, хорошо полируется, поддается прокатке, ковке и сварке. Основная часть добываемого никеля (87 %) идет на производство жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов; относительно небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для химической и пищевой промышленности, а также в реактивной авиации, ракетостроении, в производстве оборудования для атомных электростанций, для изготовления приборов радиолокации. Сплавы никеля с медью, цинком, алюминием (латунь, нейзильбер, мельхиор, бронза), сплав никеля и хрома (нихром) и монельметалл (75 % меди и 25 % никеля) широко используются машиностроительной промышленностью. Сплав никонель применяется в ракетостроении; элинар сохраняет постоянную упругость при различных температурах; платинит заменяет дорогую платину; пермаллой обладает магнитной проницаемостью. Пермаллойные сердечники есть в любом телефонном аппарате. Десятая часть никеля, производимого в мире, идет на изготовление катализаторов в нефтехимическом производстве.

В таблице 15 приведен химический состав шлака из отвалов ЮУНК, в таблице 16 – Восточно-Киевского месторождения некондиционных никелевых руд.

По данным таблицы 15 можно сделать заключение, что содержание железа в концентрате шлака ЮУНК (51,42 %) позволяет использовать его в металлургическом производстве. Также материал содержит легирующий элемент – хром ( 0,73 %). Хорошим фактором является повышенное содержание окиси магния (10,00 %), и низкое содержание меди (0,0022 %).

Из таблицы 16 видно, что химический состав некондиционных никелевых руд благоприятен для использования их в металлургическом производстве как добавку в агломерационную шихту. Так содержание железа составляет 32,9 %, при его извлечении 66,2 %, благоприятно присутствие в материале повышенного содержания никеля (1,00 %) и хрома (0,47 %), что позволяет выплавлять низколегированную сталь. Пониженное содержание вредных примесей – меди (следы) и серы (0,01 %) положительно скажется на качестве чугуна.

На рисунке 10 представлена диаграмма соотношений хрома, никеля и железа в шлаке из отвалов ЮУНК.

Из рисунка 10 прослеживается связь между содержанием хрома и никеля: при повышении содержания хрома несколько повышается содержание никеля, ассоционная связь между содержанием железа и других элементов не прослеживается.

На рисунке 11 представлена диаграмма соотношений хрома, никеля и железа в некондиционных никелевых рудах Восточно-Новокиевского месторождения. При повышении содержания железа прослеживается повышение содержания хрома и никеля.

На рисунке 12 представлена диаграмма соотношения хрома, никеля и железа в рудах бурого железняка, в таблице 17 – химический состав руд бурого железняка.

Руды бурого железняка (таблица 17) содержат 35,52 % железа, концентрат – 66,48 %, следовательно, после обогащения концентрат можно использовать в производстве агломерата, а руды – как добавку в аглошихту. Содержание легирующих добавок хрома (0,24 %), никеля – 0,35 %, кобальта – 0,09 % является положительным фактором. Руды имеют низкое содержание вредных примесей меди – следы, сера – 0,009 %.

На диаграмме рисунка 12 некоторое повышение содержания хрома соответствует небольшому повышению содержания никеля (кроме опыта 5), а резкое повышение содержания железа в третьем опыте соответствует более мелкой фракции (60 % 0,074). Взаимосвязи между содержанием железа и хрома, железа и никеля не прослеживается.

В таблице 18 представлен химический состав обожженных руд бурого железняка, на рисунке 13 – диаграмма соотношения хрома, никеля и железа в обожженных рудах бурого железняка.

По данным таблицы 18 в концентрате обожженных руд бурого железняка содержится 62 % железа, при его извлечении 81,9 % и выходе 50,2 %. Повышенное содержание хрома – 1,96 % несколько ограничивает применение материала в аглодоменном производстве, но возможно его использование как добавку в агломерационную шихту. Никеля содержится 0,56 %, при его извлечении 31 %, также в этих рудах содержится кобальт – 0,103 %.

По диаграмме на рисунке 13 можно сделать вывод, что в концентрате обожженных руд бурого железняка при некотором повышении содержания никеля содержание хрома не повышается. Скачек содержания железа в третьем опыте является следствием более мелкого измельчения материала, с третьего опыта содержание железа практически не изменяется.

Таблица 15 - Химический состав шлака ЮУНК

Рисунок 10 - График зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате шлаков ЮУНК

Таблица 16 – Зависимость содержания Fe, Ni и Cr в концентрате шлаков ЮУНК

Таблица 17 - Химический состав Восточно-Новокиевского месторождения никелевых руд

Рисунок 10 - График зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате никелевых руд

Таблица 18 - Зависимость содержания Fe, Ni и Cr в концентрате никелевых руд

Таблица 19 - Химический состав руд бурого железняка Мало-Халиловского месторождения

Рисунок 11 - График зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате руд бурого железняка

Таблица 20 - Зависимость содержания Fe, Ni и Cr в концентрате руд бурого железняка

Таблица 21 - Химический состав обожженных руд бурого железняка

Рисунок 12 - График зависимости содержания Fe, Ni и Cr в концентрате обожженных руд бурого железняка

Таблица 21 - Зависимость содержания Fe, Ni и Cr в концентрате обожженных руд бурого железняка

8. Экономическая часть

8.1 Производственная структура цеха

Работой агломерационного цеха управляет начальник агломерационного цеха, у которого в штате находятся два заместителя, один по оборудованию, другой по производству, ведающие производственными вопросами цеха /7/.

Кроме перечисленных в состав инженерно-технических работников цеха входят: четыре начальника смены; механик цеха, отвечающий за состояние механического оборудования цеха; электрик цеха, отвечающий за электрооборудование; начальник участка обезвоживания железосодержащих шламов; начальник шихтового отделения; начальник агломерационного отделения; старший мастер агломерационного отделения; старший мастер подучастка ремонта и содержания механического оборудования; старший мастер подучастка ремонта и содержания энергооборудования; мастера отделений. В составе цеха имеется контора, куда входят машинистка (секретарь), техническое бюро, отдел охраны труда и техники безопасности и другие.

Работа в агломерационном цехе является дневной и сменной (четыре смены).

Агломерационный цех разделяется на участки. Основными участками являются: 1- участок обезвоживания железосодержащих шламов. К рабочим, обслуживающим данный участок относятся: аппаратчики сгустителей; бункеровщики; машинисты конвейеров; машинисты насосных установок; обжигальщики; операторы пылегазоулавливающих установок и другие. 2-шихтовое отделение. К рабочим, обслуживающим данный участок относятся: машинисты вагоноопрокидывателя; машинисты размораживающих установок; аппаратчики сгустителей; дозировщики; машинисты конвейеров; крановщики; обжигальщики; дробильщики; операторы пылегазоулавливающих установок и другие. 3-агломерационное отделение обслуживают: агломератчики; машинисты конвейеров; бункеровщики; выгрузчик пыли; грохотовщики, крановщики. 4-участок ремонта и содержания механического оборудования обслуживают: слесари-ремонтники; электрогазосварщики. 5-участок ремонта и содержания электрооборудования: слесари-ремонтники; электромонтеры. 6-участок по ремонту и содержанию энергооборудования – слесари-ремонтники.

8.2 Штатное расписание

В результате предложенных мероприятий списочная численность рабочих не изменяется. Штатное расписание рабочих цеха приведено в таблице 22.

Численность персонала агломерационного цеха ОАО "Уральская сталь" соответствует потребности обслуживания агрегатов, оборудования с учетом действующих норм по отдельным технологическим процессам, операциям, службам.

Таблица 22 - Штатное расписание рабочих агломерационного цеха

Всего в агломерационном цехе по штату 451 человек, из них РСС – 47, рабочих – 404.

Резервы на невыходы в связи с болезнью, отпуском, выполнение государственных обязанностей определяются процентным соотношением невыходов к полному расстановочному штату. Баланс времени работы одного рабочего приведен в таблицах 23 и 24.

Таблица 23 - Баланс рабочего времени одного рабочего, работающего по непрерывному четырехсменному графику в агломерационном цехе

Таблица 24 - Баланс рабочего времени одного рабочего, работающего по односменному графику в агломерационном цехе

8.3 Расчет фонда оплаты труда

В данной дипломной работе фонд оплаты труда в плановом периоде не изменяется. Фонд оплаты труда составит:

ФОТ(б)=Сот * Рб, млн.руб,

ФОТ(б)=25,91 * 2860000 = 74,10млн. руб.

8.4 Расчет себестоимости агломерата

В основе расчета проектной калькуляции (таблица 26) себестоимости используется базовая калькуляции себестоимости агломерата, которая представлена в таблице 25.

Таблица 25 Базовая калькуляция аглоцеха

В проектном периоде снижение себестоимости агломерата происходит из-за замены 20 % Михайловского концентрата, стоимостью 1933 рубля за тонну, на концентрат нового железорудного сырья – маггемитовых руд, ориентировочная стоимость которого составляет 1594 рубля за тонну. Более низкая стоимость концентрата маггемитовых руд является следствием близкого расположения месторождения.

8.5 Расчет снижения себестоимости агломерата

Расчет снижения себестоимости агломерата производим по формуле:

ΔС = (Сб – Спр)×100/Сб,

ΔС =(1870,25 – 1819,26)×100/1870,25= 2,73 %.

Таким образом, себестоимость агломерата снижается, в целом, на 2,73 % или 50,99 рубля за тонну.

8.6 Экономическая эффективность проектных решений

Годовой экономический эффект:

Эг = (Сб – Спр)·Рпргод,

Эг = (1870,25 – 1819,26)·2860000 = 145,831 млн. руб.

8.7 Расчет прибыли от реализации продукции

Прибыль (ПР) от реализации продукции определяется по формуле:

ПР = S (Цi - Сi)·Рi,

ПРб = (1,15×1870,25 – 1870,25)·2860000 = 802,33 млн. руб.

ПРпр = (1,15×1870,25 – 1819,26)·2860000 = 948,17 млн. руб

RПр = (ЦБ – СПр) ∙ 100 / СПр = (2150,79 – 1819,26)·100 / 1819,26 = 18,22 %.

Чистая прибыль – прибыль от реализации продукции за вычетом налогов:

ЧП = (ПР – НИ) · (1 – НП),

НИ = 0,022 · 30,27 = 0,67 млн. руб.

ОФ = 1,27 · 2860000 · 100 /12 = 30,27 млн. руб.

ЧПб = (802,33– 0,67)·0,76 = 609,26 млн. руб/год.

ЧПпр = (948,17 – 0,67)·0,76 = 720,1 млн. руб/год.

8.8 Расчет предела безубыточной работы агломерационного цеха

Предел безубыточности отражает степень обеспеченности проекта. Этот показатель характеризует неопределенность и риск в процессе реализации проектных решений. Точка безубыточности определяется по формуле:

Рб = Зпост/(Ц – Спер),

Спост = 160,76 · 2860000 = 459,77 млн руб.

Спер = 1819,26 – 160,76 = 1658,50 руб/т.

Таким образом, точка безубыточности равна:

Рб = 459773600/(2150,79 – 1658,50) = 933948,69 т.

Проект начнет приносить прибыль, когда производство агломерата превысит 933 тыс.т. На рисунке показан предел безубыточной работы аглоцеха.Сводные технико–экономические показатели

Таблица 26 – Технико–экономические показатели проекта

В проектном периоде уменьшается себестоимость одной тонны продукции с 1870,25 руб./т на 1819,26 руб./т.; увеличивается прибыль, чистая прибыль и рентабельность производства.

На рисунке 13 представлен график безубыточной работы агломерационного цеха после введения предложенных мероприятий.

Рисунок 13 – График определения предела безубыточной работы цеха

Вывод

В данном разделе дипломной работы проведено исследование экономической эффективности применения нового железорудного сырья (маггемитовых руд). Экономическая оценка показала, что при применении нового сырья себестоимость агломерата снизится на 50,99 руб/т., что составляет 2,73 %.

Таким образом, применение нового железорудного сырья является экономически выгодным.

9. Охрана окружающей среды

ОАО "Уральская Сталь" расположен в степной зоне на юго-востоке Оренбургской области. Это в совокупности с умеренно континентальным климатом создает экологическую опасность, так как не развитый растительный мир не способен эффективно справляться с выбросами вредных веществ в атмосферу. Наличие вблизи всего одного крупного водоема – реки Урал еще больше усугубляют ситуацию. Комбинат расположен на северо-востоке города Новотроицка Оренбургской области в пятистах метрах от жилого массива с подветренной стороны, относительно жилого массива города в соответствии с преимущественным направлением розы ветров. Новотроицк – крупный промышленный центр Оренбургской области с населением 113 тысяч человек, находящийся в приграничной зоне с Казахстаном. Санитарно-защитная зона не соответствует санитарным нормам, в связи с чем, необходимо предусмотреть меры защиты окружающей среды. Но близость городского массива от комбината также не способствует улучшению экологической обстановки в городе. Санитарная зона между жилищным массивом и комбинатом отсутствует, что является нарушением санитарных норм и правил. Стихийная застройка в прошлом, высокий уровень индустриализации при несовершенстве технологий и первоначальном отсутствии экологических ограничений превратили его в территорию с неблагоприятной экологической обстановкой, где значительная часть жилой зоны находится под непосредственным влиянием выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Роза ветров имеет господствующее восточное направление, что способствует удалению вредных веществ от массива.

ОАО "Урал Сталь", в составе, которого находится агломерационный цех, в соответствии с требованиями СниП 2.2.1/2.1.1.567-96 относится к первому классу предприятий с размером санитарно-защитной зоны 2000 метров.

Металлургическая промышленность, по степени ущерба, наносимого окружающей среде в нашей стране занимает второе место среди отраслей промышленности после топливно-энергетического комплекса, отличаясь высокой ресурсоемкостью и, как следствие большими отходами.

Основными источниками загрязнения на металлургическом предприятии с полным циклом, в том числе и на ОАО "Уральская сталь", являются выбросы коксохимического, агломерационного, доменного и сталеплавильного производств.

Природоохранная деятельность предприятия проводится в соответствии с Законом РФ "Об охране окружающей среды" от 10.01.2003 № 7-ФЗ, другими требованиями законодательства Российской Федерации в области охраны окружающей среды, Федеральной целевой программой "Экология и природные ресурсы России (2002-2010 г.г.) (по Оренбургской области)" и природоохранными мероприятиями, которые утверждаются ежегодным приказом по предприятию "Об организации мониторинга окружающей среды и экологического контроля производственной деятельности ОАО "Уральская Сталь".

С 1 ноября 2004 г. в соответствии с приказом генерального директора от 01.11.2004 № 72 в ООО "Уральская Сталь" внедрена система экологического менеджмента (СЭМ), которая в марте 2005 г. прошла сертификацию на соответствие требованиям международного стандарта ИСО 14001:1996. Получен сертификат № 75 110 0163 сроком до 29.03.2008. Определена область распространения требований системы экологического менеджмента: в СЭМ входят структурные подразделения, обеспечивающие производство мартеновской стали, стали ЭСПЦ, толстолистового проката в ЛПЦ-1 и сортового проката в СПЦ.

Управление по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Оренбургской области утвердило проект нормативов предельно допустимых выбросов № Л 65005-ПДВ, разработанный ОАО "ЛЕНГИПРОМЕЗ" для ОАО "Урал Сталь" сроком до 01.01.2010 и установило нормативы ПДВ (ВСВ) в объеме, предусмотренном проектом. Заключение от 27.12.05 № 01-Ж-11 – 6702.

Получено разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками загрязнения от 27.12.2005 № 10, сроком до 01.01.2007.

Письмом от 07.10.2004 № МП-01-06/652 Государственная служба охраны окружающей среды ГУПР по Оренбургской области утвердила Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение ОАО "Урал Сталь" сроком на 5 лет, до 01.01.2009.

Получена лицензия от 25.11.2005 № ОТ-49-000810(56) на осуществление деятельности по обращению с опасными отходами ОАО "Урал Сталь", выданная Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Оренбургской области. Срок действия лицензии по 17.08.2010.

Природоохранная деятельность – одно из приоритетных направлений "Уральской стали". С целью эффективного управления природоохранной деятельностью Общество внедрило и применяет систему экологического менеджмента в следующих областях: производство стали, слябов, блюмов, толстолистового и сортового проката, а также производство электроэнергии, сжатого воздуха, пара и водоснабжение, как вспомогательная деятельность.

В апреле 2006г. по результатам проведенного фирмой "TUV CERT" аудита действующая на предприятии система экологического менеджмента признана эффективной. Экспертная комиссия рекомендовала сертификационному органу продлить действие сертификата соответствия ОАО "Уральская сталь" требованиям МС ИСО 14001:2004. Помимо этого, аудиторами принято решение признать заявку комбината на продление сертификации с учетом расширения области действия СЭМ на ЭСПЦ (электросталеплавильный), СПЦ (сортопрокатный) и ОБЦ (обжимной) цеха.

Обязательства Общества в области охраны окружающей среды:

-Соответствовать всем требованиям и нормам, установленным природоохранным законодательством.

-Улучшать экологические показатели производственных процессов.

-Оценивать воздействие производственной деятельности Общества на окружающую среду путем регулярного мониторинга.

-Проводить систематическое обучение, информирование и вовлечение персонала Общества в решение вопросов охраны окружающей среды.

-Требовать соблюде6ния всеми работниками экологических норм и правил.

-Учитывать экологические требования в инвестиционной политике при разработке мероприятий по реконструкции и техническому перевооружению производства.

-Информировать заинтересованные стороны о деятельности Общества в области охраны окружающей среды.

В соответствии с графиком наблюдения за качеством атмосферного воздуха, согласованным с ГЦСЭН, группой мониторинга атмосферного воздуха ЛМОС УООС проводился мониторинг атмосферы в зоне влияния факела комбината и в жилых кварталах города.

Количество выбросов загрязняющих веществ (тыс.тонн) в атмосферу в структурных подразделениях ОАО "Уральская сталь" представлено в таблице 27.

Из таблицы 27 видно, что по твердым выбросам, выбросам оксида углерода и диоксида серы агломерационный цех является самым загрязняющим по сравнению с другими цехами, следовательно следует обратить особое внимание на проблему улавливания и очистки. Так как комбинат является металлургическим производством с полным циклом (имеет в своем составе коксохимическое, доменное, сталеплавильное и прокатное производство), то он относится к первому классу и санитарно защитная зона должна быть не менее двух километров. Территория завода озеленена. Расстояние между зданиями больше, чем их высота. Пешеходные дорожки асфальтированы и оснащены пешеходными галереями через железнодорожные пути. Предусмотрена возможность строительства новых цехов и реконструкция действующих. Производственное здание агломерационного цеха расположено с подветренной стороны по отношению к административно-бытовому зданию, ремонтным и вспомогательным участкам, что позволяет относить загрязнения шумом от них в сторону, и создает благоприятные по звуковому давлению условия труда. При разработке плана расположения оборудования были выбраны наиболее целесообразные грузопотоки по производственному процессу. Для движения автотранспорта предусмотрены проезды шириной 2,5 – 3 метра и проходы, удовлетворяющие нормам. В структурных подразделениях произведена покупка оборудования природоохранного назначения, выполнены ремонтные работы трубопроводов, шламопроводов, насосов подачи оборотной воды на улавливание пыли и удаление шлама, тягодутьевых устройств, сатуратора № 3, центрифуги, скрубберов бензольного отделения цеха улавливания и др. оборудования на сумму - 58159,406 тыс. рублей, в том числе:

Таблица 28 - Удельные валовые выбросы на единицу выпускаемой продукции за 2004-2005 г.г.

Из таблицы 28 видно, что выбросы по агломерационному цеху сократились на 4,37%, в связи с тем, что:

- проведен капитальный ремонт батарейных циклонов систем аспирации агломашины № 2 с заменой мультициклонов (уменьшение выбросов пыли в атмосферу – 250 т);

- проведен капитальный ремонт пылеулавливающей установки АТУ-206 тракта шихтоподачи агломерационного цеха с заменой рабочего колеса дымососа (уменьшение выбросов пыли в атмосферу – 98 т);

- проведен капитальный ремонт с заменой 300 элементов батарейных циклонов после чашевого охладителя агломашины № 2.

А также на особом контроле находятся системы гидрообеспыливания мест выгрузки окатышей, руды, концентрата, известняка, обеспечивается их бесперебойная работа.

Таблица 29 – Плата за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ