Index of /rozprawy2/10877

Pełen tekst

(1)Akademia Górniczo –Hutnicza im. Stanisława Staszica. Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców. Rozprawa doktorska. WPŁYW CHARAKTERYSTYK NADAW NA EFEKTY PRZYGOTOWANIA POLSKICH RUD MIEDZI DO PROCESÓW WZBOGACANIA. mgr inż. Ewelina Kasińska-Pilut. PROMOTOR. Prof. dr hab. Tadeusz Tumidajski. Kraków, 2014.

(2) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Serdecznie dziękuję Panu Profesorowi Tadeuszowi Tumidajskiemu za pomoc i opiekę naukową w trakcie powstawania niniejszej pracy. Najbliższym za wsparcie i cierpliwość. 2.

(3) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Spis treści 1. Wprowadzenie ...................................................................................................... 5 1.1. Problematyka pracy i jej zakres .................................................................. 11 2. Analiza układów wzbogacania polskich rud miedzi ze szczególnym uwzględnieniem ich powiazań z charakterystyką rud ........................................ 13 2.1. Zasoby przemysłowe KGHM Polska Miedź S.A. ........................................ 13 2.2. Ogólna charakterystyka złoża LGOM ......................................................... 16 2.2.1. Charakterystyka głównych typów litologicznych ................................................16 2.2.2. Mineralizacja rudy LGOM ......................................................................................20 2.2.3. Właściwości fizyko – mechaniczne rudy..............................................................21. 2.3. Wielkości wpływające na proces rozdrabniania.......................................... 26 2.4. Struktura układów technologicznych i jej związki ze składem litologicznym przerabianej nadawy ............................................................. 32 2.5. Charakterystyka urobku kierowanego do Rejonu ZWR Polkowice ............. 36 3. Cel i zakres pracy ............................................................................................... 45 4. Metodyka i harmonogram badań ........................................................................ 47 4.1. Określenie warunków doświadczeń laboratoryjnych .................................. 47 4.2. Metodyka eksperymentów przemysłowych ................................................ 59 5. Analiza wyników eksperymentu czynnikowego................................................... 64 5.1. Model matematyczny efektów mielenia w młynku laboratoryjnym.............. 64 5.2. Ocena przebiegu doświadczeń mielenia laboratoryjnego .......................... 71 6. Ocena wyników eksperymentu przemysłowego ................................................. 73 6.1. Analizy litologiczne i mineralogiczne produktów rozdrabniania .................. 74 6.2. Statystyczne modele matematyczne procesów przygotowania nadawy ....................................................................................................... 83. 3.

(4) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 7. Możliwości opracowania strategii prowadzenia procesów przygotowania urobku do wzbogacania w oparciu o analizy jego składu mineralogicznego ................................................................................................ 91 7.1. Metody wykorzystania analiz mineralogicznych w warunkach przemysłowych ........................................................................................... 93 7.2. Zarys strategii prowadzenia procesów przeróbki rud miedzi opartej na danych mineralogicznych ...................................................................... 97 8. Podsumowanie i wnioski końcowe ...................................................................... 98 9. Literatura........................................................................................................... 101 10. Spis tabel .......................................................................................................... 106 11. Spis rysunków................................................................................................... 108. 4.

(5) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 1.. Wprowadzenie. Przeróbka surowców mineralnych stawia sobie jako główny cel maksymalne wykorzystanie przerabianego surowca, tzn. odzyskanie z niego jak największej ilości składnika użytecznego (maksymalizację uzysku) oraz zapewnienie odpowiedniej jakości koncentratów (punkt widzenia odbiorców). Tak postawione zadanie powoduje, że przeróbkarz powinien (musi) dostosować i dobrać układ procesów przeróbczych (układ technologiczny) do potencjału i właściwości przerabianego surowca, zwłaszcza rud oraz prowadzić procesy w sposób umożliwiający osiągnięcie zakładanych celów. Realizacja prezentowanych zadań zależy głównie od specyfiki przerabianego surowca, tzn. budowy petrograficzno-mineralogicznej złoża. Polskie rudy miedzi posiadają wyjątkowo złożoną strukturę, zawierającą trzy frakcje litologiczne: piaskowcową, dolomitową i łupkową zróżnicowane dodatkowo wewnętrznie [Kłapiciński, Peryt, 2007]. Od momentu ich odkrycia prowadzone są wielokierunkowe prace rozpoznawcze złóż, ich klasyfikacji oraz próby rozwoju technologii ich wzbogacania. Efektem tych badań są układy technologiczne funkcjonujące w Oddziale Zakłady Wzbogacania Rud KGHM Polska Miedź S.A (O/ZWR), które zawierają generalnie pięć ciągów technologicznych. Podstawowym ich zadaniem jest produkcja koncentratów o parametrach jakościowych spełniających wymagania hutnictwa oraz maksymalizacja uzysków metali (miedzi i srebra) [Tumidajski, Mączka, Saramak, Foszcz, 2004]. Do Oddziału Zakłady Wzbogacania Rud (O/ZWR) kierowany jest urobek pochodzący w całości z macierzystych kopalń. We wszystkich zakładach wzbogacania stosowane są te same operacje i procesy jednostkowe, obejmujące następujące etapy: −. przygotowanie urobku do mielenia poprzez przesiewanie i kruszenie,. −. mielenie i klasyfikację,. −. wzbogacanie flotacyjne,. −. odwadnianie termiczne.. koncentratu. przez. 5. zagęszczanie,. filtrację. i. suszenie.

(6) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Decydujący wpływ na dobór i efektywność procesu wzbogacania mają między innymi: skład mineralny urobku, różnorodność typów litologicznych, wielkość ziaren minerałów. kruszcowych. oraz. charakter. mineralizacji.. Czynniki. te. stawiają. zróżnicowane wymogi na etapie przygotowania rudy do wzbogacania, jak i samej flotacji. Proces wzbogacania w O/ZWR polega na kolektywnej flotacji minerałów siarczkowych. Specyfika tej metody wzbogacania powoduje, iż na etapie przygotowania urobku niezbędne jest jego odpowiednie rozdrobnienie w celu uwolnienia minerałów siarczkowych. Rozwiązania technologiczne zastosowane w O/ZWR zostały opracowane na początku lat sześćdziesiątych i funkcjonują do dziś z niewielkimi zmianami. Znacząca część wydobywanych rud Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM) wymaga osiągnięcie drobniejszego uziarnienia w celu uwolnienia minerałów siarczkowych. Dotyczy to głównie odmian rud określanych jako łupkowe, w których zawarta jest znaczna cześć zasobów metali. Frakcje te pomimo, że są najzasobniejsze w metale, w porównaniu do pozostałych odmian litologicznych okazują się trudno wzbogacalnymi [Łuszczkiewicz, Czechowski, 1993]. Jedną z głównych tego przyczyn jest bardzo drobne uziarnienie minerałów metalonośnych i trudności zarówno z ich uwolnieniem jak i flotacją. Zadaniem procesów rozdrabniania i klasyfikacji w przeróbce rud miedzi w O/ZWR jest przygotowanie urobku do flotacji poprzez regulację i dostosowanie składu. ziarnowego. materiału,. zapewniające. odpowiedni. stopień. uwolnienia. minerałów kruszcowych. Pierwszą operacją przygotowawczą jest przesiewanie. Prowadzone jest ono w celu wydzielenia klasy drobnoziarnistej powstającej w wyniku kruszenia urobku w trakcie urabiania oraz przyczynia się do poprawy warunków kruszenia. Produkt górny. przesiewania. zostaje. skierowany. do. kolejnej. operacji. tj. kruszenia. Obecnie we wszystkich Rejonach O/ZWR jako podstawowe urządzenia do kruszenia urobku stosowane są kruszarki młotkowe. Jedynie w Rejonie ZWR Lubin dodatkowo w drugim stadium kruszenia zastosowano kruszarkę stożkową.. 6.

(7) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Mielenie jest ostatnim stopniem procesu rozdrabniania, którego zadaniem jest uwolnienie drobnych wpryśnięć minerałów użytecznych ze skały płonnej oraz dostosowanie uziarnienia do wymagań flotacji pianowej. Stopień uwolnienia minerałów miedzionośnych decyduje o przebiegu i efektywności procesu flotacji. Ze względów technologicznych mielenie jest procesem bardzo istotnym, zasadniczo wpływającym na przebieg pozostałych operacji. Niewystarczające rozdrobnienie rudy powoduje niedostateczne uwolnienie minerałów użytecznych, co w konsekwencji wpływa na spadek podstawowego wskaźnika technologicznego – uzysku. Duże zróżnicowanie podatności na rozdrabnianie nadawy (zmienność udziałów typów litologicznych) może wpłynąć negatywnie na efekt mielenia poprzez nadmierne przemielenie surowców mniej zwięzłych, co powoduje wzrost wskaźnika zużycia energii oraz powstanie ziaren trudnoflotowalnych. Ze względu na drobną mineralizację oraz złożony charakter urobku, w O/ZWR stosuje się trójstopniowe mielenie, odbywające się w mieszanych układach, otwartych – I stopień mielenia i zamkniętych, z klasyfikacją oraz pośrednimi operacjami. wzbogacania.. Mielenie. w. zamkniętych. obiegach. skraca. czas. przebywania ziarna w młynie, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie udziału ziaren już przygotowanych w produkcie mielenia. Układ ten pozwala uniknąć niepotrzebnego (nieuzasadnionego) mielenia materiału, a ziarnom niedostatecznie przygotowanym, wydłużyć czas mielenia. Jednakże zmiany w procesie wywołane przez wzrost zawrotu nie mogą być dowolnie duże, gdyż wpływa to bezpośrednio na obniżenie sprawności technologicznej układu. Mielenie jest procesem zależnym od wielu czynników związanych zarówno z. budową. instalacji. mielenia,. jak. i. charakterem. materiału. poddawanego. rozdrabnianiu. Właściwie dobrane parametry urządzenia wpływają na efektywność jego pracy zarówno pod względem technologicznym jak i ekonomicznym [Saramak, Tumidajski, Brożek, Gawenda, Naziemiec, 2010]. Do czynników wpływających na efektywność procesów mielenia zaliczyć należy następujące wielkości [Lowrison, 1974]:. 7.

(8) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. - związane z mielonym materiałem (tj. skład litologiczny rudy, podatność na mielenie poszczególnych frakcji litologicznych, rozmiar i charakter wpryśnięć minerałów użytecznych, skład ziarnowy nadawy); - związane z konstrukcją młyna (gabaryty komory roboczej młyna, ilość i skład sortymentowy mielników, prędkość obrotowa bębna młyna); - związane z prowadzoną technologią (wydajność masowa, zagęszczenie mielonej zawiesiny, wymagany przez kolejne operacje stopień rozdrobnienia, zachowanie wymaganych wskaźników ekonomicznych). Istnieje potencjalna możliwość regulacji wymienionych czynników, jednak zmiana. większości. z. nich. związana. byłaby. z przebudową istniejącej instalacji technologicznej, a działanie to wymagałoby poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych. Oddział Zakłady Wzbogacania Rud KGHM Polska Miedź S.A. nie ma wpływu na skład litologiczny urobku. Można natomiast na poziomie zakładów wzbogacania, przy poniesieniu stosunkowo niewielkich nakładów sterować między innymi takimi wielkościami jak: skład ziarnowy nadawy, gęstość mielonej zawiesiny, ilość i rodzaj zastosowanych mielników. Zagęszczenie mielonej zawiesiny ma wpływ nie tylko na pracę młyna, ale również współpracujących z nim układów klasyfikujących. Odpowiednia wartość zagęszczenia (gęstości) pulpy związana jest także z jakością i metodami transportu mokrego materiału w zakładzie. Odejście od optymalnej gęstości. mętów. w. młynie. prowadzi. do. zmniejszenia. wydajności. procesu. wyznaczanej na podstawie udziałów wybranych klas produktu. Zmniejszenie uziarnienia nadawy kierowanej do młyna w znaczący sposób wpływa na obniżenie zużycia energii elektrycznej [Foszcz, Gawenda, 2012]. Złoża rud miedzi obszaru LGOM należą do złóż typu stratoidalnego i tworzą nagromadzenia minerałów siarczkowych, występujących w warstwie piaskowców czerwonego i białego spągowca, cechsztyńskich łupków miedzionośnych oraz skałach węglanowych, w których dominują dolomity [Kijewski, Jarosz, 1987]. Na podstawie tego podziału stratygraficznego wyodrębniono trzy odmiany litologiczne rudy: piaskowcową, łupkową i węglanową. W większości partii złoża odmiany te. 8.

(9) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. występują równocześnie, ale w zmiennych proporcjach. Oddzielna, selektywna eksploatacja wymienionych typów z różnych powodów jest obecnie niemożliwa. Ruda węglanowa składa się z wapieni i dolomitów barwy szarej i ciemnoszarej. Ku spągowi wzrasta ilość substancji ilastych, co powoduje ciemniejszą barwę skał. Skały są średniozwięzłe, niekiedy porowate z licznymi wtrąceniami gipsu i kalcytu, w postaci gniazd. Okruszcowanie siarczkami miedzi występuje w formie drobnych wpryśnięć. o wielkościach. 0,01÷0,05. mm. lub. drobnych. ziaren. o. wielkości. nieprzekraczającej 3 mm [Jarosz, 1968; Salski 1968; Błaszczyk 1982]. Ruda łupkowa zawiera głównie dolomit oraz substancje ilaste i bitumiczne. W rudzie tej wydzielić można dwie warstwy: −. łupek smolisto- czarny, drobnołuseczkowej;. −. łupek dolomityczny o znacznej zawartości węgla organicznego.. ilasto-. bitumiczny,. kruchy. o. budowie. Okruszcowanie siarczkami miedzi występuje w formie rozproszonych ziaren o wielkości 0,001÷0,06 mm, jak również w formie żył o grubości 0,5 do 2 mm [Konstantynowicz-Zielińska, 1990; Błaszczyk 1982]. Ruda piaskowcowa zbudowana jest z jasnoszarych drobnoziarnistych piaskowców kwarcowych z domieszkami skaleni oraz okruchów kwarcytów. Pomiędzy ziarnami kwarcu, o średnich wielkościach 0,15 do 0,3 mm, w lepiszczu ilasto-węglanowym znajdują się ziarna minerałów miedzionośnych [Jarosz, 1968; Salski 1968; Błaszczyk 1982]. Duże zróżnicowanie uziarnienia minerałów kruszcowych w poszczególnych odmianach litologicznych rudy powoduje, że dla uwolnienia tych minerałów wymagane są różne stopnie zmielenia w procesie przeróbczym. Obecnie, liczne dane technologiczne wskazują, że eksploatowane rejony złoża charakteryzują się mineralizacją znacznie drobniejszą niż stanowiły założenia projektowe, stąd też pojawiają się inne wymagania technologiczne stawiane procesom rozdrabniania. Przygotowanie nadawy do flotacji to złożony układ procesów rozdrabniania i klasyfikacji z zawrotami. Podstawową operacją jest mielenie, które przebiega w młynach prętowych i kulowych lub tylko kulowych. Doprowadzenie materiału (nadawy, rudy) do uziarnienia poniżej 0,3 mm, a nawet 0,1 mm jest bardzo 9.

(10) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. energochłonne. Ilość energii potrzebnej do odpowiedniego rozdrobnienia jest zależna przede wszystkim od składu litologicznego urobku oraz stosowanych maszyn i reguł technologicznych (np. wielkość ziaren nadawy kierowanej do młyna pierwszego mielenia). Prowadzone badania dotyczące układów przygotowania rud miedzi do wzbogacania powinny więc brać pod uwagę charakterystyki fizyko-mechaniczne urobku oraz zmienne udziały występujących w nich typów litologicznych zależnie od rejonów eksploatacji (tabela 1.1) [Trybalski, Krawczykowski, 2005].. Tabela 1.1.. Średni skład litologiczny urobku eksploatowanego w Zakładach Górniczych KGHM Polska Miedź S.A. [Aktywa górnicze KGHM Polska Miedź S.A., 2012]. Oddziały KGHM. O/ZG "Lubin". O/ZG "PolkowiceSieroszowice". O/ZG „Rudna”. KGHM Polska Miedź S.A.. Frakcja litologiczna. Zawartość frakcji litologicznej % wagowy. węglany. 9,2. łupki. 11,8. piaskowce. 79,0. węglany. 61,8. łupki. 9,7. piaskowce. 28,4. węglany. 14,7. łupki. 5,9. piaskowce. 79,4. węglany. 30,2. łupki. 8,7. piaskowce. 61,1. 10.

(11) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 1.1. Problematyka pracy i jej zakres W celu uzyskania żądanego stopnia uwolnienia minerałów użytecznych, konieczne jest pomniejszenie wielkości ziaren nadawy do rozmiarów nie większych niż naturalna wielkość ziaren minerałów użytecznych. Należy podkreślić, że mielenie jest najbardziej kosztotwórczą operacją w procesach przeróbki kopalin. W O/ZWR KGHM Polska Miedź S.A. proces ten pochłania około 42,5% kosztów operacji głównych w stosunku do całkowitych kosztów. przerobu (bez uwzględnienia kosztów z tytułu podatku od wydobycia. niektórych kopalin) [dane technologiczne KGHM Polska Miedź S.A.,. O/ZWR,. 2013 r.]. Prowadząc drobne mielenie trzeba unikać przemielenia materiału, gdyż oprócz ponoszenia niepotrzebnych kosztów, może to powodować wytwarzanie zbyt drobnego i trudnowzbogacalnego we flotacji materiału. Mimo wysokiego kosztu energii mielenia, jak i problemów występujących podczas flotacji ziaren drobnych, głębokie mielenie coraz częściej staje się koniecznością. Osiągnięcie jak najdokładniejszego uwolnienia minerałów użytecznych, przy utrzymaniu uziarnienia nadawy w granicach wymogów wzbogacania flotacyjnego, daje możliwość osiągnięcia zarówno najlepszej skuteczności flotacji, jak i otrzymania produktów żądanej jakości. Praca młyna bębnowego zależy od dużej liczby zmiennych, których wpływ na wyniki jest zróżnicowany. Wielkością bezpośrednio związaną z zapotrzebowaniem energetycznym na rozdrobnienie materiału do pożądanego uziarnienia jest czas mielenia decydujący także o wydajności procesu. Czas mielenia determinowany jest poprzez skład litologiczny i uziarnienie nadawy. Pozostałymi wielkościami decydującymi o przebiegu mielenia są: gęstość mielonej zawiesiny (wyrażaną poprzez stosunek ruda - woda przy mieleniu na mokro), dodatek mielników i ich rodzaj oraz bardzo istotna, prędkość obrotowa bębna młyna (skorelowana z jego wymiarami), która decyduje o trajektorii ruchu mielników (rodzaju działania kruszącego).. Parametry. geometryczne. związane. z. wymiarami. młyna. i z zastosowanymi wykładzinami w przedstawianych rozważaniach uznaje się za jeden ze stałych parametrów wejściowych.. 11.

(12) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Zależności występujące pomiędzy powyższymi czynnikami można ustalić poprzez dogłębne badania w skali laboratoryjnej. Metody matematyczne pozwalają na podstawie powstałych zależności skorelować ze sobą wpływ poszczególnych czynników na proces mielenia w skali przemysłowej. Ranga wpływu wyników procesu mielenia na efektywność technologiczną i ekonomiczną wzbogacania jest uzasadnieniem prowadzenia badań w tym zakresie, których wynikiem będzie opis matematyczny zależności występujących pomiędzy poszczególnymi. czynnikami. wpływającymi. na. jego. efektywność.. Model. matematyczny procesu mielenia uzyskany jako efekt laboratoryjnych doświadczeń czynnikowych pozwala, między innymi, na ustalenie hierarchii wpływów zmiennych (czynników) na efekty procesu (przyjęte wskaźniki) oraz siłę tych wpływów. Może on być podstawą i wskazówką do wyboru zmiennych oraz organizacji badań przy analogicznym problemie badawczym dla warunków przemysłowych. Program tego typu został zrealizowany w prezentowanej pracy. Po wykonaniu doświadczeń czynnikowych typu 25 (zmiennymi niezależnymi były: gęstość mielonej zawiesiny, wypełnienie bębna młyna mielnikami, udział kul dużych w składzie mielników, udział ziaren klas dużych w nadawie oraz zawartość frakcji piaskowcowej) opracowano plan doświadczeń przemysłowych, w których zmieniano przerób młyna, gęstość mielonej zawiesiny i wypełnienie młyna mielnikami oraz kontrolowano udziały frakcji piaskowcowej, dolomitowej oraz łupkowej. Badania przemysłowe przeprowadzono w Rejonie ZWR Polkowice. Układ prezentowanej pracy jest więc następujący. W rozdziale drugim przedstawiono. charakterystyki. polskich. rud. miedzi. oraz. przegląd. układów. technologicznych związanych z różnymi frakcjami rud. Po przedstawieniu celu i zakresu pracy (rozdział trzeci) omówiono zasady organizacji eksperymentów: czynnikowego i przemysłowego (rozdział czwarty), przedstawiono wyniki badań czynnikowych (rozdział piąty), przemysłowych (rozdział piąty) oraz ich analizę. Pracę zakończono podsumowaniem i wnioskami końcowymi.. 12.

(13) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 2.. Analiza układów wzbogacania polskich rud miedzi ze szczególnym uwzględnieniem ich powiazań z charakterystyką rud. 2.1. Zasoby przemysłowe KGHM Polska Miedź S.A. Polskie rudy miedzi występują w cechsztyńskiej formacji miedzionośnej w dwóch obszarach Dolnego Śląska: monoklinie przedsudeckiej (rejon Lubina i Głogowa) oraz niecce północnosudeckiej (okolice Bolesławca i Złotoryi). Obszar zagospodarowanych złóż i obszarów górniczych w trakcie wielu lat rozpoznania, udostępniania oraz eksploatacji ulegał wielu zmianom. Spowodowane to było wieloletnim,. podzielonym. organizacyjnymi. przemysłu. na. etapy. rozpoznaniem,. miedziowego. i. licznymi. zmiennymi. zmianami koncepcjami. zagospodarowania złóż. Na procesy te nakładały się także zmiany kryteriów bilansowości złóż [Banaszak, Leszczyński, 2008]. Obszary niecki północnosudeckiej w chwili obecnej należą do zasobów mniej atrakcyjnych ze względu na niską koncentrację składników użytecznych oraz stosunkowo niewielkie zasoby. Eksploatację tych obszarów zakończono. Większość zasobów przemysłowych zlokalizowana jest na monoklinie przedsudeckiej. Złoże podzielone jest formalnie na sześć zagospodarowanych złóż, w ośmiu obszarach górniczych objętych koncesjami wydanymi dla KGHM Polska Miedź S.A. (rys. 2.1). Przemysłowa eksploatacja, w różnym stopniu zaawansowania, prowadzona jest w złożach: Lubin – Małomice, Polkowice, Sieroszowice, Rudna, Radwanice Wschód oraz Głogów Głęboki Przemysłowy [Kaczmarek, Rożek, 2008]. Stan zasobów rud miedzi w obszarach koncesyjnych KGHM Polska Miedź S.A, wg stanu na dzień 31.12.2012 r. wynosi: - zasoby geologiczne – 1,48 mld Mg rudy o średniej zawartości miedzi 1,96%, - zasoby eksploatacyjne – 1,17 mld Mg rudy, o średniej zawartości 1,56% Cu.. 13.

(14) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Rys. 2.1.. Położenie zagospodarowanych i perspektywicznych złóż rud miedzi KGHM Polska Miedź S.A. [Aktywa górnicze KGHM Polska Miedź S.A., 2012]. Działalność podstawowa KGHM Polska Miedź S.A skupia się na kopalnictwie rud, produkcji miedzi, metali szlachetnych oraz pozostałych metali nieżelaznych. KGHM Polska Miedź S.A jest największym europejskim producentem miedzi górniczej i ósmym producentem miedzi na świecie. Jest także od lat światowym liderem w produkcji srebra. Początki działalności górniczej Kombinatu Górniczo – Hutniczego sięgają lat 50-tych ubiegłego wieku, kiedy to reaktywowano trzy obecnie nieistniejące kopalnie miedzi, a na potrzeby przerobu rud w nich eksploatowanych wybudowano Hutę Miedzi „Legnica”. W wyniku odkrycia przez Jana Wyżykowskiego, w 1957 roku, rozległego złoża rud miedzi w okolicach Lubina i Głogowa rozpoczęto budowę kopalni „Lubin”. W latach 1962 – 1980 wybudowano dwie pozostałe kopalnie „Polkowice” i „Rudna” jak również zakłady wzbogacania zlokalizowane w sąsiedztwie szybów głównych oraz pozostałe zakłady hutnicze i walcownię [www.kghm.pl]. 14.

(15) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Od września 1991 roku przedsiębiorstwo KGHM Polska Miedź jest spółką akcyjną, w skład którego wchodzi KGHM Polska Miedź Centrala, w tym Centrum Usług Księgowych (CUK) oraz Centralne Biuro Zakupów (CBZ) oraz 10 Oddziałów: trzy Zakłady Górnicze (ZG „Lubin”, ZG „Polkowice-Sieroszowice”, ZG „Rudna”), trzy Huty Miedzi (HM „Legnica”, HM „Głogów”, HM „Cedynia”), Zakłady Wzbogacania Rud (ZWR), Zakład Hydrotechniczny (ZH), Jednostka Ratownictwa Górniczo –Hutniczego (JRGH) oraz Centralny Ośrodek Przetwarzania Informacji (COPI). Strukturę organizacyjną KGHM Polska Miedź S.A przedstawiono na rys. 2.2.. Rys. 2.2. Struktura organizacyjna KGHM Polska Miedz S.A. [www.kghm.pl]. Technologia wybierania złoża rud miedzi w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. oparta jest na systemie komorowo-filarowym z wykorzystaniem techniki strzałowej do urabiania złoża, uwzględniająca wszystkie elementy procesu, które są dopasowane do lokalnych warunków jego zalegania. Eksploatowany urobek poddawany jest procesowi wzbogacania flotacyjnego, który realizowany jest w trzech rejonach produkcyjnych Oddziału Zakłady Wzbogacania Rud KGHM Polska 15.

(16) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Miedź S.A (Rejon ZWR Lubin, Polkowice i Rudna). Wyprodukowany koncentrat przewożony jest koleją do hut Spółki. Stanowi on wsad do produkcji miedzi elektrolitycznej. oraz. pozostałych. wyrobów. hutniczych.. Odpady. poflotacyjne. transportowane są do Obiektu Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych „Żelazny Most”, którego eksploatacją zajmuje się Zakład Hydrotechniczny.. 2.2. Ogólna charakterystyka złoża LGOM Cechami charakterystycznymi złoża Legnicko – Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM) jest różnorodność form i głębokość jego zalegania, układ litograficzno – stratygraficzny oraz własności geomechaniczne skał go tworzących.. 2.2.1. Charakterystyka głównych typów litologicznych Złoże LGOM zaliczane jest do złóż hydrotermalnych w skałach osadowych, w których mineralizacja kruszcowa powstała po utworzeniu się skały, tworząc w niej nagromadzenia zróżnicowanych siarczków metali, występujących w warstwach piaskowca czerwonego spągowca lub piaskowcach białego spągowca, łupkach miedzionośnych. i. skałach. węglanowych. okresu. cechsztyńskiego. [Bolewski,. Manecki, 1993]. W zależności od położenia obszaru złożowego, miąższość złoża waha się od 0,4 do 26 m, średnio ok. 3,38 m. Podstawowymi cechami złóż LGOM jest znaczne zróżnicowanie pod względem charakterystyki jakościowej odmian litologicznych, zmienność form i miąższości złoża oraz duża głębokość zalegania [Kijewski, Lis, 2009]. Generalnie przyjmuje się, iż złoże tworzą trzy współwystępujące jednocześnie, lecz w zmiennych proporcjach, główne odmiany litologiczne rudy, w których wyróżnia się: piaskowce, węglany i łupki (rys. 2.3). Każdy z wymienionych typów charakteryzuje się odmienną podatnością na wzbogacanie, co jest wynikiem zróżnicowanego. składu. petrograficznego. i struktury,. parametrów. wytrzymałościowych oraz mineralizacji kruszcowej [Laskowski, Łuszczkiewicz, 1989].. 16.

(17) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Rys. 2.3. Profil stratygraficzno-litologiczny (na podstawie otworu S-101) w rejonie Oddziału G-15/10 [dane technologiczne KGHM Polska Miedź S.A., O/ZG Rudna, 2014]. Rudę piaskowcową tworzą piaskowce kwarcowe o dużej zmienności rodzaju spoiwa,. w. którym. występuje. rozproszony. typ. okruszcowania. minerałami. siarczkowymi [Piestrzyński, 2007]. Ruda piaskowcowa składa się przeważnie ze słabo obtoczonego kwarcu (75 do 97% objętości skały), w którym wielkość materiału okruchowego mieści się w granicach 0,04 – 0,5 mm (najczęściej 0,08 – 0,3 mm). Skład ziarnowy nie zmienia się zasadniczo w różnych odmianach piaskowca, jednakże skład spoiw wykazuje 17.

(18) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. duże zróżnicowanie. Wyróżnia się spoiwa ilaste, węglanowe, ilasto – węglanowe i siarczkowe, najczęściej spotykanym spoiwem jest kalcyt [Mayer, Piestrzyński, 1985]. Piaskowce o spoiwach ilastych i ilasto – węglanowych cechuje na ogół wysoka zawartość siarczków miedzi, za typowe można uznać koncentrację Cu od 1 do 2%. Piaskowce o przewadze spoiw węglanowych wykazują dużą zmienność co do zawartości siarczków metali, w tym miedzi. Z kolei w piaskowcach o spoiwach siarczanowych zawartość siarczków oscyluje najczęściej w granicach od 0,2 do 1% [Banaś, Mayer, Piestrzyński, Salomon 1982; Kaczmarek, Rożek, 2008]. Mineralizacja w rudzie piaskowcowej ma charakter impregnacyjny i występuje w przestrzeniach między ziarnami. Dominująca jest frakcja 0,098 – 0,5 mm stanowiąca. ponad. równomierne,. o. 75%. wagowych. najmniejszym. kruszców;. udziale. uziarnienie. najdrobniejszych. jest. stosunkowo. kruszców. [Kijewski,. Jarosz, 1987]. Łupek miedzionośny zalega bezpośrednio na piaskowcach lub wapieniu podstawowym. Miąższość frakcji łupkowej w złożu wynosi przeciętnie ok. 30 cm [Rydzewski, Śliwiński, 2007]. Składa się on głównie z minerałów ilastych, dolomitu, kwarcytu, a także materii organicznej. W wyniku zmieniających się proporcji między głównymi składnikami, tworzą główne odmiany łupków: ilasto–dolomityczne i ilasto– organiczne [Oszczepalski, Rydzewski, 1997]. Łupek ilasto-organiczny (smolisty) stanowiący ok. 10% całości łupka, zawiera około 70% minerałów ilastych, 10% substancji organicznej, 10-15% minerałów siarczkowych miedzi oraz 5% węglanów i kwarcu. Odmiana ta zawiera najwyższe w stosunku do pozostałych zawartości pierwiastków towarzyszących takich jak: Ag, Pb, Co, Zn, Mo, Ni, As [Banaś, Mayer, Piestrzyński, Salomon, 1982; Kucha, Mayer, Piestrzyński, 1982]. Łupek ilasto-dolomityczny – składa się z około 60% dolomitu, 30% minerałów ilastych, 5% substancji organicznej i 5% minerałów siarczkowych miedzi. Stanowią ok.. 90%. całości. frakcji. łupkowej. występującej. Piestrzyński, 2007].. 18. w. złożu. [Kucha,. 1985;.

(19) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Okruszcowanie tej rudy jest w większości typu żyłkowego i soczewkowego [Mayer, Piestrzyński, 1985]. Mineralizacja w łupkach miedzionośnych wykazuje bardzo drobne uziarnienie, ok. 94% ilości ziaren kruszców zawartych jest w klasie do 42 µm, co stanowi 11,5 % wagowych. Istotne znaczenie mają minerały kruszcowe o ziarnach 42-140 µm, stanowiące 51% wagowych, podczas gdy ilościowo jest to zaledwie 5,8%. Zawartość frakcji najgrubszych od 0,14 – 10 mm wynosi 37,5% wagowych, przy czym ilościowo stanowi ona zaledwie 0,3% [Kijewski, Jarosz, 1987]. Utwory łupku miedzionośnego w sposób ciągły przechodzą w utwory wapienia cechsztyńskiego. Osady te tworzą spoiwa o charakterze ilastym i wapnistym. Od łupka różni je brak ciągłej laminacji, a materia organiczna stanowi stały składnik dolomitów ilastych i smugowatych w ilości 0,5 do 4%.Ruda ta charakteryzuje się głównie okruszcowaniem typu gniazdowego [Konstantynowicz-Zielińska, 1990]. Mineralizacja. w. rudzie. dolomitowej. (węglanowej). charakteryzuje. się. obecnością frakcji gruboziarnistej, od 0,14 do 5 mm, na poziomie około 60% wagowych, podczas gdy frakcja 7-28 µm stanowi zaledwie 3% wagowych [Kucha, Mayer, Piestrzyński,1982; Piestrzyński, 2007; Kijewski, Jarosz, 1987]. Obszarami wykazującymi dominację w występowaniu rudy piaskowcowej są części złoża zlokalizowane w północnych i wschodnich rejonach „Lubin – Małomice” i „Rudna”. Złoże o dominacji dolomitów to przede wszystkim „Radwanice Wschód” (złoże bez rudy piaskowcowej) i „Polkowice”. Udział poszczególnych frakcji litologicznych w zasobach przemysłowych KGHM Polska Miedź S.A. przedstawiono w tabeli 2.1.. 19.

(20) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania Tabela 2.1. Udział typów litologicznych w zasobach przemysłowych rud KGHM Polska Miedź S.A na stan 31.12.2011 [Aktywa górnicze KGHM Polska Miedź S.A., 2012] Złoża. PIASKOWCE. ŁUPKI. WĘGLANY. Litologia. LubinMałomice. Polkowice. Rudna. Sieroszowice. Radwanice Wschód. Głogów Głęboki Przemysłowy. KGHM. Udział w zasobach rudy [%]. 18,3. 80,3. 11,5. 54,6. 93,0. 26,7. 31. Cu [%]. 1,49. 1,83. 1,77. 1,81. 1,62. 1,42. 1,69. Ag [g/t]. 63. 40. 58. 52. 25. 63. 54. Udział w zasobach rudy [%]. 14,8. 11,9. 5,6. 14,2. 7,0. 13,3. 12,0. Cu [%]. 2,73. 5,93. 6,78. 7,98. 7,20. 8,19. 6,02. Ag [g/t]. 144. 97. 288. 175. 74. 244. 188. Udział w zasobach rudy [%]. 66,9. 7,8. 82,9. 31,2. -. 60,0. 57,0. Cu [%]. 0,91. 1,36. 1,37. 1,53. -. 1,55. 1,29. Ag [g/t]. 33. 20. 31. 43. -. 47. 30. 2.2.2. Mineralizacja rudy LGOM W złożach rud miedzi zlokalizowanych na monoklinie przedsudeckiej opisano dotychczas około 140 minerałów kruszcowych [Pieczonka, Piestrzyński 2006]. Głównymi nośnikami miedzi w strefie złożowej są chalkozyn, bornit, chalkopiryt, kowelin, digenit, tenantyt. W rudach węglanowo - łupkowych minerały kruszcowe występują zarówno w formach rozproszonych ziaren i agregatów oraz form gniazdowych i żyłowych. W rudzie piaskowcowej minerały kruszcowe występują zazwyczaj w postaci rozproszonej, stanowiąc jedną z form spoiwa lub laminacji kruszcowej [Bolewski, Manecki, 1993; Piestrzyński, 2007]. We wszystkich typach rud generalnie przeważa okruszcowanie chalkozynem. Pierwiastki współwystępujące z miedzią to głównie srebro, złoto, ołów, cynk, kobalt, molibden i inne. Występują one głównie w postaci domieszek izomorficznych lub tworzą własne minerały [Banaś, Kijewski, Salomon, Pieczonka, Piestrzyński, 2007]. Ze względu na brak ciągłości mineralizacji oraz dużą jej nieregularność, koncentracje te nie mają charakteru złoża, które spełniałoby warunki ekonomicznej 20.

(21) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. opłacalności samodzielnej jej eksploatacji (rys. 2.4). Znaczna część metali szlachetnych zawarta w urobku dostarczanym z zakładów górniczych i przerabiana w zakładach. wzbogacania,. przechodzi. do. koncentratu. flotacyjnego. i jest. odzyskiwana w procesach pirometalurgicznych.. 1. Granice obszarów koncesyjnych 2. Granice złóż 3. Zasięg udostępnienia złoża wyrobiskami górniczymi 4. Zasoby bilansowe 5. Obszary płone 6. Obszary pozabilansowe 7. Obszary wyeksploatowane 8. Szyby. Rys. 2.4. Mapa rozmieszczenia zasobów bilansowych i pozabilansowych w złożach eksploatowanych przez KGHM Polska Miedź S.A. [dane technologiczne KGHM Polska Miedź S.A., O/ZG Rudna, 2012]. 2.2.3. Właściwości fizyko – mechaniczne rudy Zwięzłość, czyli wytrzymałość na udar mechaniczny, poszczególnych odmian litologicznych rudy jest znacznie zróżnicowana i zaznacza się bardzo wyraźnie w profilu. pionowym.. odznaczają. się. Wysokim. dolomity,. współczynnikiem. dolomity. wapniste. zwięzłości i. masywne. dynamicznej odmiany. (fd). łupków. dolomitycznych, co jest związane ze zwartą strukturą tych skał, procesami 21.

(22) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. rekrystalizacji oraz lokalnie bogatą mineralizacją kruszcową, zwłaszcza w łupkach [Machoń, 1993; Foszcz, Włodarczyk, 1999]. Gwałtowne obniżenie zwięzłości wykazują łupki ilaste. Zróżnicowanie zwięzłości ma miejsce także w piaskowcach, co wiąże się z rodzajem i obfitością spoiwa. Na niskim poziomie w porównaniu do rudy dolomitowej (tabela 2.2) utrzymuje się zwięzłość piaskowców zawierających ubogie spoiwa ilaste lub ilasto – żelaziste, wzrasta natomiast przy obecności spoiwa węglanowego, siarczanowego oraz w strefach bardzo intensywnej mineralizacji [Kijewski, Jarosz 1978]. Parametry te charakteryzują zachowanie się poszczególnych odmian litologicznych rudy w procesie urabiania, kruszenia, mielenia oraz prac wiertniczych związanych z technologią górniczą [Kunysz, 1971].. Tabela 2.2 Techniczne właściwości poszczególnych odmian rudy miedzi [Kijewski, Jarosz, 2007] Litologia. Dynamiczny współczynnik zwięzłości (fd). Ruda dolomitowa. 7,3 - 7,8. Ruda łupków dolomitowych. 5,2 - 6,7. Ruda łupków ilastych. 0,6 - 1,9. Ruda piaskowcowa cz. stropowa. 1,7 - 2,3. Ruda piaskowcowa. 0,2 - 0,4. Wraz ze wzrostem twardości materiału rośnie jego podatność na zgniatanie i ścieranie, maleje natomiast jego podatność na udar. Duże zróżnicowanie nadawy pod względem twardości może mieć niekorzystny wpływ na efekt mielenia poprzez nadmierne przemielenie składników mniej zwięzłych. Tabela 2.3 przedstawia zestawienie twardości i gęstości podstawowych minerałów miedzi oraz skały płonnej.. 22.

(23) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania Tabela 2.3. Tabelaryczne zestawienie twardości oraz gęstości i składników płonnych [Spalińska, Stec, Sztaba, 2007]. minerałów. miedzi. Twardość wg skali Mohs’a. Gęstość właściwa [Mg/m3]. Chalkozyn, digenit. 2,5 -3,0. 5,5. Chalkopiryt. 3,5 -4,0. 4,2 -4,3. 3,0. 5,1 4,9 -5,3. 1,5 -2. 4,. 3,0. 2,6 -2,8. 3,5 -4,0. 2,85 – 2,95. 7,0. 2,65. rozmywalne. ok. 2,6. plastyczne. 1,0. Minerał. Bornit Kowelin Kalcyt Dolomit Kwarc Minerały ilaste Substancje organiczne. Jak. wspomniano,. (kruszcowych. różnice. i skałotwórczych). w. twardości. oraz. różnice. poszczególnych. w. wartościach. minerałów. dynamicznego. współczynnika zwięzłości poszczególnych typów litologicznych determinują sposób przygotowania nadawy do procesu wzbogacania. Siły powodujące dezintegrację ziarna w zależności od punktu przyłożenia i rodzaju oddziaływania, mogą doprowadzić do rozdzielenia ziarna w fazie minerału skałotwórczego, kruszcowego lub na granicy międzyfazowej [Kłeczek, 1994]. Dobór układu przygotowania urobku do procesu wzbogacania w zakładach wzbogacania musi zatem uwzględniać wszystkie parametry fizyko – mechaniczne urobku, jak również ekonomikę prowadzenia procesu rozdrabniania. Potrzeba. głębokiego. mielenia. jest. główną. przyczyną. wysokiej. energochłonności procesu. Energia elektryczna zużywana przez Oddział Zakłady Wzbogacania Rud KGHM Polska Miedź S.A. w procesach kruszenia i mielenia jest jednym z głównych składników kosztów. przerobu, stanowiąc niemalże 52%. w stosunku do całkowitych kosztów Oddziału (rys. 2.5) (bez uwzględnienia kosztów z tytułu podatku od wydobycia niektórych kopalin) [dane technologiczne KGHM Polska Miedź S.A, O/ZWR, 2013].. 23.

(24) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Procentowy udział kosztów operacyjnych w stosunku do całkowitych kosztów przerobu. 60% 50% 42,3% 40% 30% 20,7%. 20,7%. 20% 10%. 9,4% 6,9%. 0% Rozdrabialnia. Młynownia. Flotacja. Odwadnianie. Inne Stanowisko kosztów. Rys 2.5.. Udział procentowy kosztów poszczególnych operacji głównych w stosunku do całkowitych kosztów przerobu w O/ZWR w 2013 r. [opracowanie własne]. Określenie indeksów pracy Bonda jest bardzo praktycznym i efektywnym sposobem charakteryzowania właściwości fizyko-mechanicznych rud, na podstawie którego można skalkulować ilość energii potrzebnej do zmielenia nadawy w młynie kulowym (prętowym) do wymaganego uziarnienia. Posiadanie takich danych może być podstawą uzasadnienia stosowania reżimów poszczególnych operacji oraz przeliczania bilansów technologicznych, mających na celu wyznaczanie wielkości zawrotów [Kasińska-Pilut, 2008]. Próby pozwalające określić indeksy pracy Bonda (W i) dla czystych typów litologicznych polskich rud miedzi oraz ich mieszanek przeprowadzono po raz pierwszy w Polsce w 2004 roku porównawczo w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie (ICMB), Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych w Krakowie oraz w Katedrze Przeróbki Kopalin i Ochrony Środowiska Akademii Górniczo-Hutniczej.. Analogiczne. badania. przeprowadzono. także. w. AGH. w 2008 roku dla prób pobranych z urobku przerabianego w Rejonie ZWR Lubin. Wyniki tych badań zamieszczono w tabeli 2.4 oraz tabeli 2.5. 24.

(25) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania Tabela 2.4.. Zbiorcze zestawienie wyników uzyskanych dla czystych typów litologicznych [Tumidajski, Kasińska-Pilut, Gawenda, Naziemiec, Pilut, 2010] wyznaczone w ICMB. wyznaczone w AGH. Typ litologiczny rudy miedzi Indeksy pracy Wi, [kWh/t] Piaskowiec. 16,9. 16,9. Dolomit. 10,7. 9,5. Łupek. 15,9. 14,8. Piaskowiec. -. 9,32. Dolomit. -. 8,30. Tabela 2.5.. Zbiorcze zestawienie wyników uzyskanych z mielenia różnych mieszanek rud [Tumidajski, Kasińska-Pilut, Gawenda, Naziemiec, Pilut, 2010] Udział procentowy mieszanki. Nr mieszanki. Indeks pracy Wi [kWh/t] Piaskowiec. Dolomit. Łupek. 1. 70. 25. 5. 15,2. 2. 75. 15. 10. 12,2. 3. 65. 20. 15. 10,8. 4. 55. 25. 20. 10,96. Badania przedstawione w „Raporcie z badań nad opcjami projektowymi wstępnego stadium wykonalności zakładu wzbogacania KGHM Polska Miedź S.A.” przez SGS Lakefield Research Limited w 2005 roku wykazały bardzo szerokie zakresy zmienności indeksów pracy Bonda dla poszczególnych typów skał i ich mieszanek. Zróżnicowanie to spowodowane jest różną strukturą i teksturą rud występujących w danych obszarach górniczych.. 25.

(26) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Zróżnicowane. współwystępowanie. poszczególnych. typów. litologicznych. w eksploatowanych rudach, na poziomie Oddziału Zakłady Wzbogacania Rud KGHM Polska. Miedź. S.A.. wymaga. zastosowania. zróżnicowanych. schematów. technologicznych, umożliwiających otrzymywanie satysfakcjonujących parametrów technologicznych jak i ekonomicznych.. 2.3. Wielkości wpływające na proces rozdrabniania Proces rozdrabniania obejmuje grupę procesów, w wyniku których następuje rozpad ziaren rozdrabnianego materiału. Rozdrobnienie uzyskuje się w większości przypadków w wyniku wywołania odkształceń, którym towarzyszą naprężenia przekraczające naprężenia krytyczne dla danego materiału. Obok zmniejszenia wymiarów ziaren, proces rozdrabniania powoduje zwiększenie powierzchni właściwej rozdrabnianego materiału, zmianę kształtu ziaren, pewne zmiany strukturalne, a niekiedy zmianę podatności na rozdrabnianie [Pudło, 1976; Katubilwa, 2012]. Urobek górniczy składa się z mieszaniny ziaren różnej wielkości, co determinuje potrzebę kilkustadialnego procesu rozdrabniania, przy zastosowaniu urządzeń przeznaczonych dla danego zakresu wielkości ziaren. Stąd też wynika podział rozdrabniania na kilka zakresów o umownych granicach. W tabeli 2.6 przedstawiono. zakresy. oraz. orientacyjną. wielkość. największego. ziarna. w produkcie rozdrabniania. Rozdrabnianie ziaren w przedstawionych etapach powstaje na wskutek różnego typu oddziaływań mechanicznych, do których zaliczono głównie udar, ale również ścieranie, ściskanie, łamanie czy ścinanie. Na ogół proces rozdrabniania odbywa się kilkoma sposobami jednocześnie, z przewagą jednego z nich [Czarkowski, 1958]. O ilości stadiów rozdrabniania decyduje wielkość uziarnienia nadawy i końcowego produktu rozdrabniania oraz cel rozdrabniania jako operacji przygotowawczej do wzbogacania.. 26.

(27) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania Tabela 2.6. Granice zakresów ziarna w produkcie rozdrobnionym [Pudło, 1976] Wielkość uzyskiwanego ziarna produktu [mm]. Rodzaj urządzeń rozdrabniających. Kruszenie grube. 100÷50. kruszarki szczękowe, stożkowe, młotkowe. Kruszenie średnie. 30÷10. kruszarki szczękowe, udarowe, walcowe. Kruszenie drobne. 5÷2. kruszarki walcowe, płaskostożkowe, dezyntegratory. Mielenie. <2. młyny bębnowe, pionowe. Zakres rozdrabniania. Znaczenie procesów mielenia w przeróbce rud jest zasadnicze ze względu na końcowy efekt wzbogacania, jak również ze względu na kształtowanie się całkowitych kosztów przerobu. Wzbogacanie jest tym efektywniejsze, im pełniejsze jest uwolnienie drobnych wpryśnięć minerałów użytecznych. Jak wspomniano, procesy przygotowania nadawy do flotacji są najdroższymi operacjami przeróbczymi, dlatego należy je prowadzić w granicach uzależnionych od struktury urobku, unikając zarówno zbędnych kosztów jak i pogorszenia wyników wzbogacania. Efekt procesów mielenia jest funkcją wielu zmiennych, które można podzielić na dwie zasadnicze grupy: pierwszą, wynikającą z właściwości przerabianego urobku oraz drugą wynikającą z cech konstrukcyjnych młynów oraz reżimu prowadzenia procesu mielenia. W. odniesieniu. do. parametrów. technicznych. młyna,. najistotniejszym. czynnikiem jest siła udaru, która jest funkcją masy i prędkości kuli (mielnika) [Clermont, Haas, 2010]. Najczęściej. stosowanymi. w. warunkach. przemysłowych. urządzeniami. działającymi poprzez udar i ścieranie są młyny bębnowe, stosowane do mielenia drobnego. Podział na młyny kulowe lub prętowe jest oparty na rodzaju zastosowanych elementów rozdrabniających (mielników). Prędkość mielnika jest wypadkową początkowej prędkości kuli w momencie jej oderwania się od powierzchni roboczej bębna i prędkości uzyskanej pod wpływam sił 27.

(28) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. grawitacji i zderzeń na drodze opadania. Prędkość początkowa kuli w przybliżeniu równa prędkości obwodowej i jest ograniczona warunkiem przezwyciężenia siły odśrodkowej przez siłę ciążenia, aby nastąpiło oderwanie się kuli od powierzchni bębna. Zwykle prędkość obwodową dobiera się w granicach 70-80% prędkości krytycznej tj. takiej minimalnej prędkości, przy której następuje stałe krążenie kuli wraz z bębnem (kula nie odrywa się od bębna). Jak podaje literatura, wyższe prędkości poleca się stosować dla nadawy twardszej, mniejsze natomiast dla nadawy o mniejszej zwięzłości [Napier-Munn, 1996]. Brand i Pierow [Trybalski, Tumidajski, Jażdżyński, 2005] polecają dla określenia liczby obrotów wzór empiryczny:. =. √. [. /. ]. (2.1). w którym: b –. współczynnik zależny od średnicy młyna. D –. średnica młyna w świetle, [m].. Zwykle zwiększenie liczby obrotów bębna powoduje zwiększenie wydajności młyna, podczas gdy zużycie pobieranej przez urządzenie energii zaczyna nieproporcjonalnie wzrastać po przekroczeniu pewnej optymalnej liczby obrotów [Trybalski, Tumidajski, Jażdzyński, 2005]. Wzrost prędkości końcowej jest osiągany przez zwiększenie drogi opadania, a zatem przez zwiększenie średnicy bębna, co ma decydujące znaczenie dla efektu rozdrabniania. Masa pojedynczego mielnika (kuli) nie może być dowolnie zwiększana. Wraz ze wzrostem jej średnicy zmniejsza się liczba uderzeń kul o ziarna. Dlatego istnieje pewna optymalna granica wielkości kul, tym niższa im drobniejsze jest uziarnienie nadawy. Niezależnie od tej optymalnej wielkości mielników, w komorze młyna nie występuje tylko jedna ich wielkość, ale cały ich zakres wskutek naturalnego ścierania się.. 28.

(29) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Średnice. kul. wg. Razumowa. określić. można. na. podstawie. wzoru. eksperymentalnego [Pudło, 1976]:. = √ [. ]. (2.2). gdzie: D – d – i –. średnica kuli [mm] przeciętna średnica ziarna danej klasy ziarnowej w nadawie [mm] współczynnik zależny od twardości, wynosi według Razumowa średnio 28 (np. dla dolomitu wynosi 29,8).. Istnieje wiele kształtów mielników:, sześcienny, ośmiościenny, dyski, elipsoidy, cylpebsy, kule i pręty. Kształt elementów rozdrabniających do ustalonego zakresu rozdrobnienia dobierano w szeregu eksperymentów przemysłowych, które wykazały celowość stosowania prętów do mielenia grubego (0,8-0,6 mm), kul do średniego (wymiar ziaren produktu 0,6 - 0,2mm) oraz cylpebsów do mielenia drobnego (poniżej 0,15 mm). Wypełnienie mielnikami komory roboczej w warunkach przemysłowych nie przekracza z reguły 50% jej objętości, nie spada natomiast poniżej 20%. Przeciętne wypełnienie wynosi 30-45%. W warunkach przemysłowych stopień wypełnienia komory roboczej określa się poprzez poziom energii czynnej pobieranej przez silnik urządzenia. Na rys. 2.6 przedstawiono wpływ poziomu poboru energii na efekt procesu rozdrabniania. Przy zachowaniu porównywalnych czasów mielenia, wzrost obciążenia energetycznego młyna powoduje obniżenie uziarnienia produktu mielenia. Wraz ze stopniem wypełnienia młyna rośnie także stopień zużycia mielników. Według teorii Hukki’ego, zużycie kul zależy od prędkości obrotowej młyna, co opisał za pomocą wzoru [Trybalski, Tumidajski, Jażdżyński, 2005]:. =. (2.3). gdzie: N – obroty młyna Nc – obroty krytyczne D – średnica młyna d – średnica mielnika α.β,γ – stałe 29.

(30) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Zużycie mielników w sposób bezpośredni wpływa na efekt procesu mielenia. Jak wspomniano wcześniej, zarówno ilość jak i masa mielników wpływa na obniżenie. wychód ziarn [%]. prawdopodobieństwa destrukcji ziarna. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0. 0,5. 877 kW. Rys. 2.6.. 1. 1,5. 887kW. 2. 967 kW. 2,5 3 wielkość ziarn [mm]. Krzywe składu ziarnowego produktu mielenia w zależności od obciążenia silnika [opracowanie własne]. Do właściwości środowiska wpływających na efekt procesu mielenia należy zaliczyć:. uziarnienie. nadawy,. gęstość. mielonej. zawiesiny,. podatność. na. rozdrabnianie mielonego urobku jak również czas mielenia. Gęstość zawiesiny ma dwojaki wpływ na efekt mielenia – zmienia właściwości środowiska oraz prędkość przepływu materiału przez młyn [Gonçalves K., Andrade V., Peres A., 2003; Lux, Clermont, 2004]. Im rzadsza nadawa, tym większe rozproszenie ziaren w wodzie, tym mniejsze zatem prawdopodobieństwo uderzenia ziaren przez medium mielące, a jednocześnie tym mniejsza częstotliwość udarów w ciągu krótkiego czasu przepływu zawiesiny przez młyn. Wzrost gęstości zawiesiny wzmaga efekt mielenia, aż do osiągniecia pewnego maksimum, po którego. 30.

(31) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. przekroczeniu następuje znów zmniejszenie efektu mielenia wskutek oblepiania kul. % zaw. ziaren pon. 0,5 mm. półpłynna masą mielonego urobku i wody (rys. 2.7). 80 79 78 77 76 75 74 1720. 1740. 1760. 1780. 1800. 1820. 1840. 1860. 1880. 1900. gęstość [kg/m3]. Rys. 2.7.. Procentowa zawartość ziaren poniżej 0,5 mm w wylewie młyna pierwszego mielenia w zależności od gęstości mielonej zawiesiny [opracowanie własne]. Zagęszczenie mielonej zawiesiny ma wpływ nie tylko na pracę młyna, ale również współpracujących z nim układów klasyfikujących. Odpowiednia jego wartość związana jest także z jakością i metodami transportu mokrego materiału w zakładzie. Odejście od optymalnej gęstości mętów w młynie prowadzi do zmniejszenia wydajności procesu wyznaczanej na podstawie udziałów wybranych klas produktu [Moys, 1988]. Zmniejszenie uziarnienia nadawy kierowanej do młyna w znaczący sposób wpływa na obniżenie zużycia energii elektrycznej (rys. 2.8), a dostosowany skład mielników na efektywność samego procesu [Foszcz, Gawenda, 2012].. 31.

(32) Wydajność młyna. Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. Zaw. klasy +40 mm w nadawie [%]. Rys. 2.8.. Wpływ uziarnienia nadawy na wydajność młyna bębnowego [Pudło, 1976]. 2.4. Struktura układów technologicznych i jej związki ze składem litologicznym przerabianej nadawy Z przeróbczego punktu widzenia, ogromne znaczenie ma geologiczno – mineralogiczna zmienność złoża, która jest bezpośrednią przyczyną zmienności urobku pod względem jego wzbogacalności rozumianej jako kompleksu czynników decydujących o przebiegu procesów kruszenia, mielenia i wzbogacania flotacyjnego. Etap projektowania technologii stosowanej w zakładach przeróbczych KGHM Polska Miedź S.A. wymagał dokładnego rozpoznania charakterystyki urobku kierowanego do wzbogacania, zarówno z zakresu charakterystyki jakościowej jak również właściwości fizycznych eksploatowanej kopaliny. Zawartość składników użytecznych, wielkości oraz form ich występowania determinowały wybór sposobu wzbogacania metodą flotacji pianowej. Parametry fizyczne kopaliny w głównej mierze decydowały o doborze schematu przygotowania urobku do procesu wzbogacania realizowanego poprzez operacje wstępne. Prawidłowe. przygotowanie. urobku do procesu. wzbogacania. powinno. zapewnić odpowiedni stopień uwolnienia minerałów użytecznych, umożliwiający ich wzbogacanie poprzez flotację [Gawenda, 2010]. Przez stopień uwolnienia rozumie się stosunek masy uwolnionych ziaren rozpatrywanego składnika do masy składnika w nadawie [Drzymała, 2009]. Stopień uwolnienia jest uzależniony od czasu mielenia, który dla poszczególnych typów litologicznych powinien być różny ze względu na 32.

(33) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. różnice w wielkości minerałów użytecznych, jak również ze względu na podatność na rozdrabnianie poszczególnych typów. Przygotowanie nadawy do flotacji to układ operacji, w skład których wchodzą: przesiewanie, kruszenie oraz mielenie wraz z klasyfikacją. W przypadku gdy urobek dostarczany z zakładów górniczych w znaczący sposób różni się właściwościami fizycznymi, operacja wstępnego przesiewania pozwala na wstępny rozdział urobku pod względem litologicznym. Frakcja piaskowcowa,. charakteryzująca. się. małą. zwięzłością,. ulega. znacznemu. rozdrobnieniu w procesach urabiania i transportu, co powoduje, iż stanowi ona w większości produkt dolny przesiewacza. Bardziej zwięzłe węglany stanowią produkt górny, który kierowany jest do kruszenia w kruszarkach młotkowych. Skuteczność wydzielenia frakcji piaskowcowej na przesiewaczu jest relatywnie niska i uzależniona od wielkości strumienia nadawy kierowanej na przesiewacz, zawartości substancji ilastych oraz wilgotności [Sztaba, 1993]. Rozdzielony urobek zostaje skierowany do dalszej przeróbki na ciągi, charakteryzujące się odmiennymi układami technologicznymi. Kolejny rozdział materiału na frakcje piaskowcową i węglanową realizowany jest w układach młyn prętowy - klasyfikator. Jest on wynikiem zarówno zróżnicowanej podatności na mielenie poszczególnych frakcji jak i zastosowanych układów klasyfikacji.. Materiał. z młynów. prętowych. poddawany. jest. rozdziałowi. w klasyfikatorach zwojowych. Większość drobnouziarnionej frakcji piaskowcowej przechodzi do przelewu klasyfikatora, natomiast bardziej odporna na mielenie frakcja węglanowa stanowi dużą część jego wylewu, który jest nadawą do młynów drugiego mielenia. Głównym celem omawianych procesów klasyfikacji jest wydzielenie ze strumienia. nadawy. frakcji. piaskowcowej,. która. charakteryzuje. się. łatwą. wzbogacalnością, dużą podatnością na mielenie do uziarnienia ok. 0,1-0,2 mm i krótkim czasem flotacji, po którym z wysokim uzyskiem otrzymuje się koncentraty o żądanej zawartości miedzi. 33.

(34) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Mielenie w młynach kulowych wpływa na uwolnienie drobnych wpryśnięć minerałów użytecznych ze skały płonnej, co decyduje o prawidłowym przebiegu procesu wzbogacania, jednakże wpływa również na niepotrzebne mielenie już uwolnionych siarczków i powstanie ziaren drobnych, trudno flotujących. W celu ograniczenia tego zjawiska zastosowano flotację w obiegu mielenia, która wpływa. na. wzrost. efektywności. procesu. wzbogacania,. zubożając. zawroty. w układzie. Odrębny układ wzbogacania rud piaskowcowych i węglanowych umożliwia zastosowanie obiegów flotacyjnych dostosowanych do składu litologicznego nadaw. Przygotowanie nadawy do flotacji, ze względu na charakterystykę pracujących urządzeń. klasyfikujących. powoduje. powstawanie. między. innymi. trudno. wzbogacalnych zrostów skały płonnej z minerałami użytecznymi. Wydzielane one są jako półprodukty układów flotacyjnych, wymagając dodatkowego głębszego mielenia w celu uwolnienia minerałów siarczkowych. Półprodukty obiegów piaskowcowych różnią się pod względem budowy od półproduktów flotacji węglanów. Proces domielenia pełni dla każdego z nich w pewnym stopniu odmienną funkcję. Półprodukty ze wzbogacania frakcji piaskowcowej. wymagają. głównie. oczyszczenia. powierzchni. minerałów. miedzionośnych z pozostałości lepiszcza i form utlenionych. Półprodukty flotacji węglanów wymagają w dużym stopniu rozbicia ziaren zawierających przerosty siarczkowe. Charakterystyka wylewów młynów domielających wpływa na różnicę w zachowaniu się obu frakcji w poszczególnych procesach flotacji. Układ wzbogacania frakcji węglanowej wymaga dłuższego czasu flotacji i innego reżimu parametrów technologicznych niż blok wzbogacania frakcji piaskowcowej. Podwyższona zawartość łupka i charakter wpryśnięć we frakcji węglanowej powoduje konieczność prowadzenia flotacji czyszczącej trójstopniowej, podczas gdy czyszczenie koncentratów z obiegu piaskowcowym odbywa się w układzie dwustopniowym.. 34.

(35) Oddział Zakłady Górnicze. P. górny. P. dolny. PRZESIEWANIE. kruszenie. MP. wylew. MP. KLASYFIKATOR. przelew. wylew. KLASYFIKACJA W HYDROCYKLONACH. MK. KLASYFIKATOR. przelew. FLOTACJA WSTĘPNA FRAKCJI PIASKOWCOWEJ. wylew. MK. koncentart. odpad. przelew. wylew koncentart. UKŁAD KLASYFIKACJI I FLOTACJI WSTĘPNEJ. FLOTACJA SZYBKA FRAKCJI WĘGLANOWEJ. MC. KLASYFIKACJA W HYDROCYKLONACH. przelew. odpad. WĘZEŁ FLOTACJI I KLASYFIKACJI FRAKCJI PIASKOWCOWEJ. odpad. KLASYFIKACJA W HYDROCYKLONACH. WĘZEŁ FLOTACJI I KLASYFIKACJI FRAKCJI WĘGLANOWEJ. odpad półprodukty. WĘZEŁ FLOTACJI I KLASYFIKACJI FRAKCJI WĘGLANOWEJ. odpady. MC. WĘZEŁ FLOTACJI I KLASYFIKACJI FRAKCJI PIASKOWCOWEJ. półprodukty. MC. UKŁAD FLOTACJI OBIEGU DOMIELANIA I BLOK CZYSZCZEŃ. UKŁAD FLOTACJI OBIEGU DOMIELANIA I BLOK CZYSZCZEŃ. koncentrat koncentrat. Rys. 2.9. Układ technologiczny wzbogacania frakcji piaskowcowo – węglanowej w O/ZWR [opracowanie własne]. odpady.

(36) Ze względu na zróżnicowany skład litologiczny nadawy kierowanej do wzbogacania w Rejonie ZWR Lubin i Rudna (tabela 2.7), zastosowano odmienne schematy technologiczne. Zastosowanie odrębnych układów technologicznych (piaskowcowych i węglanowych) zgodnych ze schematem przedstawionym na rys. 2.9 pozwala na poprawę uzyskiwanych wskaźników wzbogacania. Tabela 2.7. Średni skład litologiczny urobku dostarczanego do technologiczne KGHM Polska Miedź S.A, O/ZWR, 2011]. O/ZWR. [dane. PIASKOWIEC. WĘGLANY. ŁUPEK. Zaw. Cu w nadawie [%]. Zaw. Cu w koncentracie [%]. Uzysk [%]. I ciąg. 39,30. 52,90. 7,80. 0,90. 13,97. 86,69. II ciąg. 72,00. 22,00. 6,00. 0,94. 13,62. 86,68. Str.A. 70,90. 21,50. 7,60. 1,96. 25,2. 90,75. Str.B. 42,90. 44,70. 12,40. 1,63. 27,8. 89,54. Rejon O/ZWR. Lubin. Rudna. 2.5. Charakterystyka ZWR Polkowice. urobku. kierowanego. do. Rejonu. W Rejonie ZWR Polkowice przerabiany jest urobek wydobywany przez Oddział Zakłady Górnicze „Polkowice – Sieroszowice”. Obecnie Oddział ten prowadzi eksploatację w obrębie trzech obszarów górniczych: „Polkowice II”, „Radwanice Wschód” i „Sieroszowice I” (rys. 2.10). W ich obrębie zlokalizowane są place szybowe: PG, PZ, P-VII, SW-1, SW-3 i SG, na których funkcjonuje 11 szybów. Ok. 66% przerabianego w Rejonie ZWR Polkowice urobku pochodzi z obszaru Polkowice – Sieroszowice..

(37) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Rys. 2.10. Lokalizacja szybów w obszarach wydobywczych LGOM [dokumentacja geologiczna KGHM Polska Miedź S.A., 2012]. Dominującym typem litologicznym rudy miedzi w złożach „Polkowice” i „Sieroszowice”. oraz. „Radwanice. Wschód”. są. skały. węglanowe. wapienia. cechsztyńskiego, stanowiące odpowiednio 80, 55 i 93 % urobku. Udział cechsztyńskiego łupka miedzionośnego wynosi 12, 14 i 7%. Ruda łupkowa jest bogata w kruszce miedzi i srebra, jednak jej miąższość rzadko przekracza 1 metr. Ruda piaskowcowa białego spągowca występuje tylko w złożach „Polkowice” i „Sieroszowice” w ilości odpowiednio 8 i 31% [dokumentacja geologiczna KGHM Polska Miedź S.A., 2012]. Od wielu lat, sposób rozmieszczenia minerałów kruszcowych w złożach LGOM jest przedmiotem badań i dyskusji naukowych. Wiedza na temat rozmieszczenia poszczególnych minerałów metalonośnych, a także powiązanie tego zjawiska z budową geologiczną obszaru eksploatacji pozwala na wyznaczenie optymalnych kierunków eksploatacji oraz wprowadzanie ewentualnych modyfikacji układu technologicznego na etapie wzbogacania. Z opublikowanych danych dotyczących prawidłowości w rozmieszczeniu minerałów kruszcowych w złożu rud miedzi wynika, że minerały kruszcowe występują na całym obszarze złoża, lecz w zmiennych proporcjach [Pieczonka, Piestrzyński, 37.

(38) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Lenik, Czerw, 2007]. Opracowane mapy występowania minerałów siarczkowych przedstawiają dominującą koncentrację poszczególnych kruszców na danych obszarach eksploatacji, z uwzględnieniem ich występowania w danej frakcji litologicznej. Mapa dominacji głównych minerałów kruszcowych wskazuje na przewagę zawartości chalkozynu w warstwie dolomitu. Obszar Polkowic – Sieroszowic, szczególnie w zachodniej części złoża, charakteryzuje się wysoką koncentracją chalkopirytu, natomiast na obszarze Sieroszowic występują pola o wysokiej zawartości bornitu [Pieczonka, 2011]. Porównując mapy dominacji kruszców w dolomicie i łupkach można zauważyć, że warstwy te są bardzo zbliżone pod kątem występowania minerałów kruszcowych (rys. 2.11; 2.12) [Pieczonka, 2011]. Warstwa piaskowcowa na obszarze Polkowic i Sieroszowic (rys. 2. 13) związana jest z dominacją pól chalkopirytowych i pirytowych. Obserwuje się także pola o dominacyjnej zawartości chalkozynu [Pieczonka, 2011].. 38.

(39) 2. 1. Rys. 2.11. Mapa dominacji minerałów kruszcowych w I warstwie dolomitów [Pieczonka, 2011] 1. %wz – procent objętościowy.

(40) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Rys. 2.12. Mapa dominacji minerałów kruszcowych w I warstwie łupka [Pieczonka, 2011]. 40.

(41) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Rys. 2.13. Mapa dominacji minerałów kruszcowych w II warstwie piaskowców [Pieczonka, 2011]. 41.

(42) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Z uwagi na niewielki udział w urobku frakcji piaskowcowej, w Rejonie ZWR Polkowice nie uzyskuje się wyraźnego rozdziału na odmienne typy litologiczne w operacjach przygotowania urobku do flotacji. Ogólny schemat technologii wzbogacania przedstawiono na rys. 2.14. W młynach pierwszego mielenia jako mielników używa się kule ø120 lub 100 mm, które oddziaływają na zwięzłe węglany w dużej mierze poprzez udar. Cechą charakterystyczną przyjętej technologii jest dwustadialność mielenia z węzłem klasyfikacji. Przelewy klasyfikatorów kierowane są do hydrocyklonów ø500 mm, których przelewy stanowią nadawę do flotacji wstępnej. Wylewy urządzeń klasyfikujących trafiają do młynów drugiego mielenia, w celu ponownego zmielenia. Ograniczona skuteczność rozdziału w klasyfikatorach zwojowych i stosowanych hydrocyklonów wpływa na zwiększenie zawrotów i przeciążenie młynów drugiego mielenia. Spora ilość ziaren gotowych do procesu flotacji poddawana jest niepotrzebnemu mieleniu, natomiast ziarna niedostatecznie uwolnione wydostają się z układu mielenia i wpływają na zaburzenia procesu wzbogacania. Z tego powodu po pierwszym stopniu flotacji (flotacja wstępna) następuje klasyfikacja jej odpadu w hydrocyklonach ø350 mm. Wylewy po klasyfikacji zostają domielone w młynach cylpebsowych i stanowią zawrót do flotacji wstępnej. Przelewy hydrocyklonów stanowią nadawę do flotacji głównej, której odpad jest odpadem końcowym. Koncentraty flotacji głównej poddawane są stopniowemu (trzy lub cztery stopnie) procesowi wzbogacania w układach flotacji czyszczącej. Wszystkie ciągi Rejonu ZWR Polkowice pracują w układach analogicznych, jedyną różnicą. jest. realizacja. pierwszego. i. drugiego. stopnia. mielenia. wspólnie,. w młynie typu 41.03 pracującym w układzie zamkniętym z klasyfikatorem na III ciągu technologicznym.. 42.

(43) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. Oddział Zakłady Górnicze. P. górny. P. dolny. PRZESIEWANIE. kruszenie. MK. KLASYFIKATOR. KLASYFIKACJA W HYDROCYKLONACH. wylew. MK. przelew. WĘZEŁ FLOTACJI OBIEGU MIELENIA. przelew. KLASYFIKACJA W HYDROCYKLONACH wylew. WĘZEŁ FLOTACJI GŁÓWNEJ. MC odpad. BLOK FLOTACJI CZYSZCZĄCYCH. koncentrat. Rys. 2.14.. Układ technologiczny [opracowanie własne]. wzbogacania. frakcji. węglanowej. O/ZWR. Układy technologiczne obecnie istniejące w O/ZWR zostały zaprojektowane z uwzględnieniem charakterystyki dostarczanego z zakładów górniczych urobku w latach 43.

(44) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 70-tych ubiegłego wieku, zapewniając optymalny stopień przygotowania nadawy do procesu wzbogacania (uziarnienie nadawy pod kątem otrzymania wymaganego stopnia uwolnienia minerałów użytecznych) oraz przepływy materiału, które wpływają na wielkość otrzymywanych uzysków metali, podstawowego parametru technologicznego. Obecnie prowadzona jest eksploatacja złoża charakteryzującego się znacznie drobniejszą mineralizacją, niż przyjmowały to założenia projektowe [Łuszczkiewicz, Wieniewski, 2006].. 44.

(45) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. 3.. Cel i zakres pracy. W. poprzednich. rozdziałach. opisano. proces. wzbogacania,. ze szczególnym uwzględnieniem powiązań między charakterystykami technologicznymi układów wzbogacania polskich rud miedzi, a ich składem litologicznym i właściwościami, uzasadniając różnorodność występujących schematów technologicznych. Jest rzeczą oczywistą, że przebieg procesów przeróbki rud miedzi zależy od dwóch grup wielkości tzn. wielkości technologicznych, charakteryzujących wydajność i parametry techniczne stosowanych. maszyn. oraz. wielkości. charakteryzujących. jakość. nadawy. (rudy).. Skuteczność pracy zakładu przeróbczego zależy od doboru wartości parametrów technologicznych i zmiennych właściwości nadawy. Opis. matematyczny. pracy. układów. technologicznych,. który. polega. na określaniu wychodów produktów, zawartości w nich składników użytecznych oraz uzysków tych składników, powinien uwzględniać także obie kategorie wymienianych wielkości i charakteryzować ich wpływ na wyniki procesu. Standardowo modelowanie tego typu dla warunków przemysłowych sprowadza się zwykle do wyznaczenia zależności wskaźników tylko od czynników technologicznych. Jest to spowodowane kłopotami (niemożliwością) związanymi z bezpośrednimi pomiarami właściwości urobku np. udziałów frakcji litologicznych czy średnich właściwości wytrzymałościowych itp. Uzyskiwanie zadowalających odpowiedzi w tak postawionym zadaniu wymaga odpowiedniej organizacji badań (eksperymentów), która w warunkach przemysłowych jest trudna do zrealizowania. Celem pracy jest więc określenie hierarchii wytypowanych zmiennych pod względem ich wpływu na właściwości oceny procesu oraz przebadanie modeli matematycznych wiążących charakterystyki petrograficzno – mineralogiczne z efektami przebiegu procesów. Powinno to pozwolić na uzyskanie wskazówek odnoszących się do strategii prowadzenia procesów przygotowania nadawy do wzbogacania.. 45.

(46) Wpływ charakterystyk nadaw na efekty przygotowania polskich rud miedzi do procesów wzbogacania. W. celu. właściwej. realizacji. tematu. pracy,. postanowiono. przeprowadzić. eksperymenty – czynnikowy i czynny przemysłowy – poświęcone opisowi związków wskaźników. oceny. przebiegu. procesów. przygotowania. nadawy. do. flotacji. z właściwościami nadawy i parametrami technologicznymi. Doświadczenia. czynnikowe. prowadzone. dla. procesów. rozdrabniania. są. doświadczeniami trudnymi pod względem metodyki pozyskiwania odpowiednich danych. Związane jest to zwykle z czasem prowadzenia pojedynczego doświadczenia, który decyduje o wartościach podstawowego wskaźnika oceny przebiegu procesu tzn. wychodów wybranych klas. Wybór czasu rozdrabniania, a zwłaszcza mielenia jest więc zadaniem podstawowym w organizacji badań. W badaniach laboratoryjnych postanowiono przebadać wpływ ilości ziaren dużych (powyżej 7,1 mm) w nadawie, gęstości mielonej zawiesiny, ilości mielników, składu ziarnowego mielników oraz składu litologicznego nadawy (udziału piaskowców oraz połączonych łupków i dolomitów, przy stałym udziale łupków) na wychody klasy poniżej 0,1 mm w produkcie mielenia. Zgodnie z metodologią prowadzenia i analizy doświadczeń czynnikowych,. wszystkie. wyniki. pozwalają. na. scharakteryzowanie. wpływów. poszczególnych czynników na efekty (wskaźniki) przebiegu procesu określając także hierarchię ich wpływów. Na podstawie uzyskanych rezultatów eksperymentu czynnikowego zaplanowano czynny eksperyment przemysłowy, polegający na równoczesnej zmianie przerobu (wydajności młyna kulowego), gęstości mielonej zawiesiny i wypełnienia bębna młyna mielnikami. oraz kontrolowanym. (analizowanym. w próbkach) składzie. litologicznym. nadawy. Pomiarom dodatkowym podlegały udziały frakcji litologicznych oraz ilości zrostów minerałów miedzi z ziarnami piaskowca, dolomitu i łupka. Tak prowadzone badania zostały zrealizowane dla polskich rud miedzi po raz pierwszy. Uzyskane wyniki opracowano pod kątem zależności statystycznych oraz zostały opracowane podstawowe modele matematyczne wiążące rozpatrywane wielkości.. 46.