Металлы в песках: репортаж с обогатительной фабрики Туганского ГОКа

С рудными песками «Ильменита» мы расстались, когда те в кузове автосамосвала отправились на обогатительную фабрику. Признаться, идти на этот производственный участок мы побаивались: в самом начале нашего визита директор комбината Андрей Кабанов продемонстрировал нам любопытный экспонат — пробирки с образцами продукции предприятия, изящно собранные в рамке.

Здесь производят ильменитовый, цирконовый, рутил-лейкоксеновый концентраты, а также кварцевые пески разных марок.

Увидев такое разнообразие продукции, мы настроились на бог весть какие сложности: как разделить исходный песок не просто на полезный компонент и пустую породу, а на несколько полезных компонентов и хвосты?

Признаться, мы ожидали увидеть совсем другое производство: то, где пески подвергают воздействию температуры или работают с химическими реагентами.

Так вот, ничего подобного: процесс разделения в данном случае механический, поэтому фабрику можно назвать дружелюбной — по отношению как к природе, так и к собственным сотрудникам.

Молодые обогатители

Впрочем, необходимость работы сразу с несколькими продуктами добавила молодому ГОКу сложностей, не зря ведь запуску производства предшествовали несколько лет опытно-промышленных испытаний. Так что на старте, вспоминает Андрей Кабанов, было нелегко. К тому же в Томской области не так-то просто собрать команду для добывающего и  обогатительного предприятия — регион, по большей части, аграрный.

Поэтому руководство ГОКа сделало очень оригинальный ход: сюда не  искали «готовых» специалистов, а решили создать таковых на самом предприятии. Ещё на этапе монтажа оборудования на ГОКе работников брали без профильного опыта. Загодя команду пригласили нарочно, чтобы молодые люди поработали с  железом, увидели процесс изнутри. И  вчерашние фермеры отличнейшим образом переквалифицировались в обогатителей.

Что же касается руководителей, инженеров состава, то здесь, конечно, нужны были люди знающие, и команду собирали по всей стране. Главный горняк Антон Кукс, как мы уже рассказывали, приехал в  Томск из Нерюнгри. А вот начальник фабрики Иван Воронько — и вовсе уроженец Казахстана.

Его, в отличие от коллег-горняков, производство не удивило: на его родине аналогичные как раз работают. И именно там Иван Воронько получал свой первый опыт: на комбинате схожего профиля работал его отец, а Иван, ещё будучи студентом, проходил здесь производственную практику. Позже отец приехал в Томск на опытно-промышленное производство «Ильменит», постепенно приобщил к этому делу и сына. И, говорит Иван, «как-то закрутилось».

Иван Воронько провёл по фабрике уже не одну экскурсию, официальных делегаций на ГОКе бывает достаточно. О своём производстве специалист рассказывает увлечённо  — видно, что знает его досконально. Объясняя, как именно удаётся вести работу сразу с несколькими продуктами, он для начала коротко бросает: «Физика!»

Титан — отдельно, циркон — отдельно

Итак, на фабрику рудный песок прибывает автотранспортом. Пройдя весовой контроль, он попадает на склад, оттуда бульдозер перемещает песок на питатель, затем сырьё по конвейеру идёт в технологический процесс. Для контроля производительности руду ещё раз взвешивают: по проекту фабрика должна перерабатывать 70 тонн песков в час, и сегодня ОФ уже вышла на эти показатели.

Иван Воронько провожает нас в  первый цех, куда руда подаётся конвейерным транспортом. Задача этого технологического участка — разделение лёгкой и тяжёлой фракций. Напомним, что лёгкой фракцией в данном случае являются кварцевые пески, а тяжёлой — концентраты циркона и ильменита.

«Для начала нам нужно получить коллективный концентрат, то есть отделить кварцевый песок. Для этого в скруббер-бутаре мы превращаем руду в пульпу. Уже в таком виде она поступает на винтовые сепараторы. Разделение компонентов происходит за счёт различий плотности: тяжёлая фракция катится по малой спирали, то есть стремится к центру, а лёгкую относит на большую спираль.

Посмотрите: ближе к центру заметна тёмная полоска — это и есть наш коллективный концентрат, то есть в нём уже и ильменит, и циркон. Чтобы полностью разделить элементы, нужна многостадийная сепарация, и от раза к разу мы забираем тяжёлую фракцию.

Картина везде, на всех сепараторах, одна и та же, но на последующих стадиях вы уже не увидите такой заметной тёмной полосы. С помощью регулировок мы компоненты разделяем, и в одну сторону у нас уходят ильменит и циркон, а в другую — кварцевый песок», — показывает Иван Воронько.

Кварцевый песок мы на время оставляем — к нему вернёмся позже, а пока отправляемся в цех, где происходит разделение коллективного концентрата на два ценных продукта. Наш спутник объясняет: разделение минералов основано на разности их физико-технических свойств. По своим магнитным свойствам ильменит является сильно-магнитным, по электростатическим является проводником, у циркона же всё наоборот.

На этом-то и «ловят» частички одного и другого минерала. Для разделения используют магнитные и электростатические сепараторы. Однако на данном этапе коллективный концентрат ещё влажный, перед сепарацией его необходимо высушить. Для этих целей используют последовательно ленточный вакуум-фильтр и сушильный барабан. И вот теперь коллективный концентрат в виде сухого песка отправляется на сепарацию.

«Давайте начнём с магнитного сепаратора. Видите, здесь движется вал, и имеющие магнитные свойства частицы к нему притягиваются. Отделяются они от вала уже после того, как выйдут из магнитной зоны. Немагнитный же материал по инерции отбрасывается. Устанавливая шибер, мы делим концентрат на две составляющих: магнитная уходит направо, а немагнитная — налево.

А вот электростатический сепаратор, где мы делим минералы по их способности проводить ток. Концентрат, опять же, поступает на барабан, с помощью коронирующего электрода мы наделяем частицы зарядом, и те из них, которые являются проводником, отдают заряд на барабан и отлетают в одну строну.

Те же частицы, которые являются непроводником, держат в себе заряд, проворачиваются по барабану и уже с другой стороны счищаются щёткой», — показывает Иван Воронько.

И магнитная, и электростатическая сепарация на фабрике организована как многостадийный процесс, шаг за шагом происходит обогащение. Мы обращаем внимание на то, насколько негабаритные установки работают на предприятии: привыкнув к рудоразмольным мельницам обогатителей меди, мы с интересом рассматриваем агрегаты в человеческий рост.

Начальник фабрики уточняет, что сейчас, на первом этапе, речь действительно идёт об относительно небольших объёмах. Тем более что содержание тяжёлой фракции в рудных песках Туганского месторождения — 1,5–3%, поэтому с  задачей действительно справляется небольшое оборудование.

На этом этапе ильменитовый концентрат — это уже готовый продукт. Он отправляется на упаковку, проходя пробоотбор: опробуют каждый мешок, чтобы выписать паспорт качества. Что же касается циркона, то ряд потребителей заказывают измельчённый продукт, поэтому этот минерал перед фасовкой проходит ещё одну стадию подготовки.

Песочные истории

А теперь вернёмся ещё к одному продукту ГОКа «Ильменит» — кварцевому песку, который отделили от ценных металлов на первой стадии обогащения при помощи винтовых сепараторов.
Чтобы превратить кварцевый песок с месторождения в товарный продукт, его необходимо разделить на фракции и отобрать хвосты. Для этого используют хорошо знакомое нам оборудование — грохоты.

«Грохоты классифицируют песок на три фракции. Первая пара грохотов отделяет крупную, а вторая разводит среднюю и мелкую. Крупная фракция подаётся на первую линию, средняя  — на вторую, а мелкая, ниже 100 микрон  — это уже хвост. Его мы отвезём обратно на карьер. По проекту на хвосты приходится не более 30%»,  — рассказывает Иван Воронько.

Грохоты на «Ильмените» имеют свою специфику и даже внешне отличаются от тех, что мы видели на угольных или медных фабриках.

Здесь эти агрегаты осуществляют тонкое грохочение, так что вместо металлических сеток здесь стоят полиуретановые сита с очень мелкими щелевидными ячейками. Специалисты предприятия отмечают, что износ сит в этих условиях невелик при том, что сам пересыпаемый продукт является абразивным: хотя статистики как таковой ещё нет, за полгода работы фабрики сита ещё ни разу не меняли.

То есть осуществляется замена, когда по требованию заказчика фабрика корректирует класс крупности, однако абразивного износа в компании пока не фиксируют. Возможным это становится благодаря покрытию из полиуретана и резины с высоким содержанием натурального каучука.

Теперь песок разделён, однако средняя фракция к отправке заказчику ещё не готова. Если крупный песок идёт на нужды строительной отрасли, то средняя фракция — это стекольные пески.

Для стекольной промышленности, объясняет Иван Воронько, принципиально содержание в песке оксида железа — это «вредная» примесь. Поэтому задача производителя — извлечь из песков максимум железосодержащих минералов с помощью магнитных сепараторов. Он работает примерно так же, как сепаратор в цехе разделения ильменита и циркона: железо притягивается к вращающемуся барабану и, выйдя из магнитной зоны, отсекается.

Теперь из готового песка удаляют влагу, для этого опять же используют ленточные вакуум-фильтры и сушильные барабаны. На этом этапе крупная фракция уже готова к упаковке, а стекольные пески ещё раз просеивают на грохоте — на сухую.

Готовые пески отправляются в накопительный бункер, где с помощью фасовочных машин работницы (а на этом участке работают именно девушки) формируют мешки для отправки потребителям. С помощью крана-балки их грузят в автомобильный транспорт.

Мы имеем возможность увидеть и даже потрогать готовый песок. Он такой красивый, белый, мягкий и чистый, что его жалко отдавать в промышленное производство — таким песком можно посыпать пляжи для рекламы «Баунти». Иван Воронько улыбается и обращает наше внимание на маркировку мешка.

Рассказывая о ситах для грохота, специалист отмечал, что их замена даёт возможность корректировать класс крупности. Этот параметр отмечают на  таре, ставя галочку в нужном окошке. Кроме того, здесь же указывают марку стекольных песков. Например, ВС-030, означает, что перед нами песок высшего сорта с содержанием оксида железа не более 0,03%.

Мы обращаем внимание на то, что в производственных цехах, а также в цехе фасовки фактически нет пыли, при том, что обогащение на предприятии преимущественно сухое. Иван Воронько объяснил: это заслуга системы аспирации, поставщик этих решений — отечественная компания «СовПлим Сибирь».

На обогатительной фабрике регулярно проходит аттестация рабочих мест, когда на производство приезжает комиссия и замеряет уровень шума, пыли и другие вредности. Ещё на этапе проектирования компания позаботилась о системе очистки воздуха.

Уже вернувшись в редакцию, мы связались со специалистами «СовПлим Сибирь», которые рассказали об особенностях системы аспирации на обогатительной фабрике. По словам эксперта по оборудованию компании-производителя Анны Фирсовой, реализация проекта оказалась сопряжена с некоторыми сложностями.

Мы уже рассказывали, что нынешняя фабрика выросла на месте опытно-промышленной, то есть речь шла не о строительстве с нуля, а о реорганизации технологического процесса с пристройкой новых корпусов. Поэтому для фильтровентиляционного оборудования осталось крайне мало места. Чтобы выполнить задачу, специалисты «СовПлим» работали в тесном диалоге с разработчиком проектной документации фабрики.

«Совместно мы сформулировали перечень основных проблемных точек: это ленточные конвейеры, упаковочные машины, загрузочный бункер дробилки. Сложности добавляла и необходимость разделять производимые продукты, ведь уловленные частицы нужно собирать в отдельный бункер или же сразу возвращать в производственный процесс.

В результате мы остановились на  пылеулавливающих агрегатах для крупных частиц песка и фильтровентиляционных установках для пыли, имеющей более мелкую фракцию», — рассказала Анна Фирсова.

Эффект мы оценили сами, и на фотографиях вы можете видеть, что воздух в цехе абсолютно прозрачный, хотя все агрегаты в момент нашего визита работают.

Дело хвостов

Как мы уже говорили, порядка 30% мелкого, менее 100 микрон, кварцевого песка — это нетоварная продукция, то есть хвосты, которые должны вернуться обратно в карьер. Однако в виде пульпы хвосты в отвал не отправляют — предварительно продукт обезвоживают.

«Во-первых, нам нужно сделать наши хвосты транспортабельными. А во-вторых, необходимо вернуть воду в оборот, ведь он у нас замкнутый. Собранную воду мы отправляем на оборотную станцию, фильтруем, и она снова идёт в технологический процесс.

Потери есть, но они не очень большие: часть воды испаряется в печах, а часть уезжает вместе с хвостами в карьер, потому что влажность его после фильтр-пресса составляет 19%. Но это небольшие объёмы, добавочную воду мы берём из специально пробурённой скважины», — объясняет Иван Воронько задачу производственного участка, на котором мы сейчас находимся.

Обезвоживание на фабрике идёт по классической схеме. Сначала работает радиальный сгуститель, где вода осветляется. Это привычное для обогатительных предприятий оборудование на «Ильмените» имеет непривычный вид: за счёт того, что песок белый, вода здесь красивого бирюзового цвета, так что этот производственный участок больше похож на бассейн, чем на промплощадку.

После того как хвосты сгустили, они отправляются в камерный фильтр-пресс. Полусухой продукт транспортирует сначала конвейерная лента, а после — автомобильный транспорт.

Со всего мира

Как мы рассказывали, Туганский ГОК «Ильменит» запустили в работу в  декабре прошлого года. Руководство планировало, что это случится раньше, но в дело вмешалась пандемия, когда вся логистика замерла и доставить на место необходимое оборудование оказалось невозможно. А везли необходимые агрегаты буквально со всего мира, так что сегодня на комбинате можно увидеть настоящий интернационал.

Санкционные сложности ГОКа не коснулись: предприятие успело приобрести всё необходимое до февраля 2022-го. Однако производство— это живой организм, его необходимо поддерживать. К тому же не за горами вторая очередь, новые карьер и фабрика. Поэтому мы попросили специалистов ГОКа поделиться мнением относительно сложившейся на рынке ситуации.

Если коротко, мнение такое: ситуация, конечно, интересная, но больших проблем с приобретением нового оборудования, а также запасных и изнашиваемых частей к имеющемуся, здесь не видят. Контакты с иностранными поставщиками сегодня не оборвались, но при этом «Ильменит» реализует программу импортозамещения. Или же смотрит оборудование из «дружественных» стран.

Иван Воронько объяснил выбор компании в пользу тех или иных поставщиков. Например, сушильные барабаны на фабрике стоят китайские. Ещё на этапе проекта компания рассматривала российские варианты, ведь такое оборудование производят и у нас.

Но поставщики предложили только одноконтурные печи, в то время как сегодня на предприятии работают трёхконтурные. Разница, объясняет наш собеседник, в габаритах: 7 метров против 20. Предприятие выбрало более компактный вариант, ведь от этого зависит капстрой.

Грохоты на фабрике тоже китайские — это решение уже довольно хорошо известного в нашей стране завода Landsky, поставщиком же выступила российская компания ООО «Ньюфотон». Как объясняет Иван Воронько, это оборудование китайские производители разработали на основе американских грохотов Derrick, и сегодня агрегаты из Поднебесной не уступают им в качестве.

Это при том, что работать грохотам приходится в сложных условиях так называемого «мокрого» грохочения: мы рассказывали, что кварцевый песок на фабрике сначала просеивают, а потом уже сушат. Присутствие влаги требует, чтобы оборудование обладало мощной антикоррозийной защитой, за которую отвечают среди прочего специальные эпоксидно-уретановых лакокрасочные покрытия.

«Конечно же, в России грохоты производят. Но, как правило, это машины для сортировки минералов крупных классов. У нас же в ходу тонкое грохочение, мы работаем с продуктом до 100 микрон. Такие машины, а также сита к ним в России найти проблематично», — комментирует ситуацию на рынке г-н Воронько.

А сита в данном случае, как мы уже упоминали, особенные, просеивающая поверхность изготовлена из полиуретана по СPU-технологии. Такие сита отличаются длительным сроком службы: 6 000 моточасов — это гарантия производителя.

А ведь не так просто объединить в изделии достаточно мелкие ячейки, необходимые для тонкого грохочения, высокое живое сечение сита, обеспечивающее необходимую производительность, а также износостойкость. Поэтому ГОК очень тщательно подошёл к выбору оборудования, и далеко не все поставщики смогли выполнить стоящие перед производством задачи.

Винтовые сепараторы для рудных песков «Ильменита» привезены из Австралии. Здесь российские аналоги в  целом можно найти. Но именно австралийцы — мировые лидеры в деле обогащения ильменитовых песков. И именно в этой стране ГОК заказывал исследования. В проект иностранцы заложили своё оборудование, дав гарантию извлечения именно на нём.

Всё-таки каждый винтовой сепаратор имеет собственное уникальное лекало, поэтому на других машинах австралийцы гарантий не давали. Сегодня, когда у российских специалистов есть функционирующая обогатительная фабрика, вопрос применения иного оборудования можно рассматривать уже в новой плоскости.

Магнитный сепаратор, работающий с кварцевыми песками, предприятие приобрело в ЮАР. А вот те машины, которые разделяют коллективный концентрат на ильменит и циркон, уже российские, это решение НПО «ЭРГА» из Калуги. И сегодня ГОК старается наладить сотрудничество с Калугой, чтобы приобретать здесь расходные части для африканского сепаратора.

В целом же программа импортозамещения на ГОКе реализуется. Предприятие находится в поиске поставщиков, на повестке в первую очередь запасные и расходные элементы. Поэтому комбинат ведёт переговоры, пишет ТЗ, работает с образцами и держит руку на пульсе развития отечественного рынка.

---

На фабрике побывали: Анна Кучумова (текст), Евгений Ошкин (фото)