3. Состояние и перспективы образования отходов горно- металлургического производства

3.9. АО "Ковдорслюда"

Производство слюдяной продукции в АО "Ковдорслюда"

Ковдорские месторождения, флогопита и вермикулита являются крупнейшими не только в России, но и в мире.

За короткий промежуток времени АО “Ковдорслюда” стало единственным производителем флогопита и вермикулитового концентрата в России.

Основные запасы флогопита сосредоточены в Главной залежи. Залежь имеет крутое падение, прослежена разведочными скважинами до глубины 800 м, запасы ее подсчитаны до горизонта +80 м. Мощность залежи до 220 м, на флангах до 50-100 м. Над залежью флогопита расположено вермикулитовое месторождение.

В 1965 г. начата промышленная отработка флогопитового месторождения, а в декабре 1975 г. пущена в эксплуатацию первая в России, промышленная вермикулитовая обогатительная фабрика. Схема генерального плана АО “Ковдорслюда” приведена на рис. 18.

В настоящее время отработка флогопитового месторождения ведется открытым способом, что создало необходимость отработать вермикулитовые руды, располагающиеся сверху и создать 3 склада богатых вермикулитовых руд (около 1,9 млн.м3 и 241 тыс. т вермикулита), 3 склада бедных вермикулитовых руд (более 10,1 млн.м3 и 724 тыс. т вермикулита), склад вермикулит-сунгулитовой руды.

Загрязнение природной среды происходит в основном за счет выноса в воздушную среду твердых частиц и чешуек слюды, чему способствует расположение складов и отвалов в нагорной части местности. Забойный сырец поступает на флогопитовую фабрику, технология которой основана на избирательном дроблении и грохочении (рис. 19).

Отходы переработки забойного сырца направляются в отвалы, сюда же направляются жильная масса крупностью менее 20 мм.

В 1996 г. переработано 9400 т забойного сырца, выпущено продукции на флогопитовой обогатительной фабрике 3000 т, остаток забойного сырца составил 6400 т. Этот остаток поступает на дальнейшую переработку в цех помола и на склады.

Помольная фабрика использует технологию, основанную на воздушной сепарации, перед которой исходный продукт сушится и подготавливается дроблением и классификацией на машинные классы. В настоящее время фабрика перерабатывает 6200 т отходов при выпуске молотых слюд 2458 т в год. Фактический выход готовой продукции составляет около 40%. Схема сухого обогащения, осуществленная на помольной фабрике, будет работать неудовлетворительно на более бедном питании ниже 30-40% по флогопиту, содержащемся в отсевах жильной массы крупностью менее 20-25 мм.

Переработка богатых отвалов содержанием флогопита около 70%, на наш взгляд, требует более развитой схемы обогащения, позволяющей вовлекать в переработку материал мельче 2 мм, что может увеличить годовой выпуск более чем на 20%. Так, гравитационное обогащение флогопитовых отвалов позволит увеличить глубину обогащения с 2 мм до 0,15 мм.

Вермикулитовая обогатительная фабрика перерабатывала богатую по содержанию вермикулита руду. Технологическая схема фабрики предусматривала использование гравитационных методов обогащения. Материал крупнее 20мм без обогащения выводится в отвал сухих хвостов.

Блок-схема производства и образования отходов
на флогопито-вермикулитовом месторождении (АО "Ковдорслюда")

Таблица 17

Содержание в концентрате вермикулита и его извлечение по классам и от руды, %

Классы, Выход Содержание Извлечение
мм   вермикулита по классам от руды
+20 - - - -
-20+5 0,6 88,7 33,6 4,1
-5+2 2,9 78,2 62,2 17,1
-2+0,5 3,2 82,1 37,3 20,2
-0,5 0,9 71,7 - 5,0
Итого 7,6 79,9 46,4 46,4

Как видно из табл.17 извлечение находится на низком уровне, что характеризует качество хвостов, отправляемых в хвостохранилище.

Фабрика до 1991 г. перерабатывала более 400 тыс. т руды с получением около 40 тыс. т концентрата в год. В 1996 году было переработано 172085,6 т руды при этом поступило на фабрику 22534 т вермикулита по классу +0,5 мм, получено 13189,5 т концентрата содержанием 79,9% при извлечении вермикулита 46,4%. Из этого концентрата поступило на дообогащение более 6000 т, получено 4600 т при извлечении по цеху фракционирования около 80%, что дает дополнительные потери вермикулита.

Характеристика горно-обогатительных отходов АО “Ковдорслюда”

Горно-обогатительные отходы АО “Ковдорслюда” слагаются из отходов, образующихся от переработки и добычи флогопитовых руд (“сухие” отходы) и хвостов обогатительного передела, образующихся при переработке вермикулитовых руд.

Вскрышные породы при открытой добыче флогопита представляют собой вермикулитовые руды и складируются. В настоящее время образовано 8 складов вермикулитовых руд, к ним относятся: 3 склада богатой руды, 3 склада бедных руд, склад вскрышных пород Северо-Восточного карьера и склад вермикулит-сунгулитовой руды. На складах богатых руд, площадь которых составляет 81600 м2 находится 241 тыс. т вермикулита и около 5 млн. т руды (вместе с Северо-Восточным карьером), на складах бедных руд находится 724 тыс. т вермикулита и более 25 млн. т руды при общей площади складов - 121580 м2.

Склад вермикулит-сунгулитовых руд содержит 382000 т вермикулита и 5137000 руды и занимает площадь 74200 м2 (табл. 18)

Склад забойного сырца №4 содержит 1756 т забойного сырца (объем 33828 м3 и занимает площадь 20400 м2). Здесь же находится скраповый отвал площадью 7000 м2, отвал слюдо-выборочного комплекса, где находится мелко-размерная слюда и забойный сырец общим количеством 56500 м2, а также два склада пустых пород №1 и №2 общей площадью 187240 м2 (табл. 18).

С точки зрения эксплуатации перерабатываются богатые склады вермикулитовых руд, скраповый отвал, отвалы слюдо-выборочного комплекса, откуда берут только отходы, содержащие около 70% флогопита.

Расположение отвалов и складов приводится на карте (рис. 18). Минералогическая характеристика руды в отходах флогопитового производства характеризуется тремя основными минералами: флогопитом, оливином и диопсидом. Остальные минералы представлены: апатитом, магнетитом, кальцитом и т.д., присутствуют в незначительных количествах.

Интерес с точки зрения вовлечения в эксплуатацию представляет отвал СВК, который перерабатывается, скраповый отвал и склад №4. Богатые отвалы с точки зрения их эксплуатации не должны вызывать затруднений. В то же время, учитывая значительное снижение объема горных работ и значительный спрос на молотую слюду, интерес представляют склад №4 (в первую очередь) и отвалы пустых пород №1 и №2, где содержится жильная масса крупностью менее 20 мм. Гранулометрическая и минералогическая характеристики этого материала приводятся в табл. 19, 20.

Таблица 18

Характеристика отвалов и складов (по состоянию на 1.01.1996)

Наименование
Объем,
Объем,

Кол-во полез-

Содержание,

Содержание,

Площадь,

Высотная

Расстояние

склада, отвала
м3
т

ного компо-

кг/м3
%
м2

отметка, м

до водоема,

     

нента,т

       
м

Склад №4

33828

101500

1756(з.с.)

51.9

1.7

20400

260

510

Скраповый отвал

-

-

-

-

-

7000

265

640

Отвал пустых пород №1

1745467

5236400

10086(з.с.)

5.8

-

40240

260

65

Отвал пустых пород №2

               

Отвал СВК (слюдо-выборочный

               

комплекс)

56500

169500

129461(з.с. и

2291.3

76.4

38800

270

760

     

мелкораз-

мерного

         
Вермикулит

Склад богатой руды №1

         

11600

290

1100

Склад богатой руды №2

-

1889000

241000

-

12.8

     

Склад богатой руды №3

-

       

70200

285

950

Северо-Восточный карьер

               
                 

Отвал бедных руд №1

         

39480

275

500

Отвал бедных руд №2

-

10115000

724000

-

7.2

22000

280

640

Отвал бедных руд №3

         

60100

290

1050

Склад вермикулит-сунгулитовой руды

 

-

 

5137000

 

382000

 

-

 

7.4

 

74200

 

260

 

20

Таблица 19

Минералогическая характеристика отвалов

Наименование минералов Выход, %
флогопит 39.0
оливин-форстерит 14.3
диопсид 32.3
эгирин 7.4
карбонаты 2.5
полевой шпат 1.5
апатит 1.0
магнетит 1.2
гидратированные слюды <0.1
вторичные 0.8
Итого 100.0

Таблица 20

Гранулометрическая характеристика жильной массы крупностью менее 20 мм, %

Классы, мм Выход Содержание Распределение флогопита по классам
-20+10 33.5 37.9 35.8
-10+5 19.8 39.4 22.0
-5+2 12.3 36.6 12.7
-2+1 8.0 39.1 8.8
-1+0.5 7.3 28.4 5.8
-0.5+0.2 8.2 29.8 6.9
-0.2 10.2 25.9 8.0
Итого 100.0 35.5 100.0

Следовательно, исходя из состава отвалов, где сосредоточена пустая порода после выборки слюды и жильная масса крупностью менее 20 мм, можно вовлекать в переработку руду этой крупности с получением сырья для производства молотых слюд.

Вермикулитовые склады, образованные за счет вскрыши флогопитового карьера, можно подразделить на бедные и богатые. Последние вовлекаются в переработку на вермикулитовой обогатительной фабрике. Вероятно, можно было согласиться с необходимостью создания таких складов при ведении открытых горных работ на флогопитовом руднике, что должно было бы значительно удешевить открытые горные работы при списании части затрат на добычу вермикулитовых руд. Однако, складирование руд велось бессистемно, что значительно осложнило работу вермикулитовой обогатительной фабрики, так как складывались руды без учета типизации руд, существующей на месторождении. Учитывая целый ряд проектных ошибок, ошибки, допущенные руководством фабрики и комбината при ее реконструкции, сомнительно, чтобы когда-либо перерабатывались сунгулит-вермикулитовые и бедные руды, находящиеся на складах. Другие полезные компоненты в этих рудах присутствуют в незначительном количестве и промышленного интереса не представляют.

При работе вермикулитовой фабрики образуются “мокрые” отходы - хвосты, которые также с точки зрения вовлечения их в переработку интереса не представляют. Для складирования хвостов используется долина ручья Отвального, протекающего в 1 км к востоку от фабрики. Ручей Отвальный берет начало севернее месторождения вермикулита и впадает в реку Н.Ковдора на расстоянии 2,8 км от ее истока (озера Ковдор). В верхнем и части среднего течений ручей проходит по болоту. Под растительным покровом здесь залегают торфы. По проекту в хвостохранилище должно поступать: твердого в среднем 2002 т/сутки, воды - 11722 м3/сутки. Гранулометрический состав хвостов, %:

а) класс 3-13 мм - 23.5
б) класс 1-3 мм - 18.5
в) класс 0.5-1 мм - 17.0
г) класс 0.0-0.5 мм - 41.0

Реагенты в процессе обогащения не применяются. Учитывая растворимость минералов, входящих в состав хвостов, осветление воды происходит без использования коагулянтов. Минералогический состав по основным минералам близок к руде (в состав входят те же минералы за исключением слюды).

Предполагаемые способы добычи, транспортировки и переработки отходов

Из отходов вермикулитовой обогатительной фабрики представляют интерес только руда крупностью более 20 мм, которая без обогащения выводится в отвал. Содержание вермикулита здесь составляет 15-20%. Для обогащения этого продукта, как это показано в ранее проведенных работах, можно использовать щелевой сепаратор. По технологии с его использованием выделяется концентрат с содержанием слюд более 90%, который направляется на доизмельчение до крупности, необходимой потребителю /29/. Хвосты обогатительной фабрики пока не имеют применения. Доработка их с целью доизвлечения вермикулита не целесообразна, т.к. содержание вермикулита здесь 5-6% и переработка хвостов будет не рентабельна. Требуется поднять технологические показатели фабрики, чтобы не получать таких хвостов, что возможно по целому ряду выполненных работ, например /30/, и при исправлении ошибок, допущенных при реконструкции фабрики. Использование других компонентов апатита, магнетита теоретически возможно, но не рентабельно из-за малых содержаний их и небольшой производительности фабрики. Склады бедных руд, если подтвердятся содержания вермикулита, определенные ранее, необходим будет экономический анализ их переработки с целью извлечения вермикулита.

В отношении флогопитовых отвалов целесообразно извлекать мелкоразмерный флогопит по гравитационной технологии. Использование здесь технологии, применяемой на помольной фабрике для извлечения флогопита не даст положительных результатов ввиду содержаний флогопита в 2-3 раза ниже, чем на отвалах СВК, где содержание его более 70%.

Применение полученных концентратов из флогопитовых отвалов

Использование мелкоразмерного флогопита может быть в тех же отраслях хозяйства, что и мелкоразмерный мусковит.