Введение

Современное развитие мировой практики производства чёрных металлов характеризуется ростом потребления железных руд, а также снижением среднего содержания железа в добываемых рудах. Широкое вовлечение в эксплуатацию месторождений бедных железных руд стало возможным бла­годаря освоению глубокого их обогащения, которое обеспечило произ­водство железорудных концентратов более высокого качества, чем богатые руды.

Обогащение железных руд по масштабам производства концентратов занимает одно из первых мест в использовании и переработке минерального сырья в настоящее время 86% добываемых руд подвергается обогащению. Его развитие характеризуется, с одной стороны, непрерывной интен­сификацией основных вспомогательных процессов в связи с ухудшаю­щимся качеством добываемых руд, а с другой всё возрастающими требова­ниями к железорудным концентратам.

В настоящем дипломном проекте исследуются пути решения проблемы выведения из циклов измельчения не только отвальных продуктов, но и высококачественных магнетитовых концентратов по мере их раскрытия для сокращения технологической схемы (количества стадий), повышения извлечения железа и рентабельности обогатительного передела (магнитного обогащения).

Показана технологическая и технико-экономическая целесообразность внедрения опытной секции в постоянную эксплуатацию, как средство повышения показателей на первой технологической секции фабрики. Для разработки проекта обогатительной фабрики был изучен со­временный опыт технологий обогащения железистых руд.

Дипломный проект состоит из пояснительной записки, изложенной на 157 стр. машинописного текста, в себя 16 рис, 33 табл., 22 источников литературы,, а также графически-иллюстрированного материала, представленного на 10 листах формата А1

1. Общая часть

1. Физико-географический очерк

Лебединское месторождение железистых кварцитов расположено в Губкинском районе Белго­родской области Российской Федерации.

Рельеф района холмистый. Климат района характеризуется продолжительным теплым летом ( средняя темпера­тура июля +20,3°С) и умеренно-холодной зимой ( средняя температура января -8,3°С). Среднегодовая сумма осадков 550 мм с максимум в весенне-летний период. Глубина промерзания грунта дневной поверхности -1 м. В районе промышленной площадки преобладают восточное, за­падное и северо-западное направление ветра. По территории Губкинского района протекает река Оскол.

Промплощадка Лебединского ГОКа, разрабатывающего место­рождение, связана железнодорожной веткой со станцией Лебеди и асфальтированными дорогами с городами Губкин и Старый Оскол. Лебединское месторождение разрабатывается открытым способом.

Электроэнергией район обеспечивается от Волгоградской ГРЭС, Губкинской ТЭЦ, закольцованных в единую систему центра и юга страны.

Собственной топливно-энергетической базы район не имеет. Для промышленных нужд используется привозной уголь.

1.2 Геологическое строение месторождения

В геологическом строении месторождения принимает участие комплекс сложнодислоцированных метаморфических пород докем­брия, прорванный дайками кислого и основного состава, и перекры­вающий его комплекс горизонтально-залегающих пород девонского и мезокайнозойского (юрского, мелового и четвертичного) возраста, общая мощность которых изменяется от 52 до 150 метров.

Докембрийские метаморфические образования являются рудовмещающими. Они залегают на глубине от 80 м до 180 м (в среднем 132 м) от поверхности и представлены гранито-гнейсовым комплексом архея (обоянская серия), небольшим количеством вулканогено-осадочной пород Михайловской серии верхнего архея и, главным образом, метаморфическими породами курской серии нижнего протерозоя. Курская серия вмещает в себе продуктивную (коробковскую) железорудную свиту.

Рудами месторождения являются железистые кварциты, кото­рые относятся к железорудной свите Курской серии раннепротерозойского возраста и представлены двумя подсвитами - нижней и верхней, разделёнными пачкой филлитовидных сланцев. Мощность этой свиты составляет 300 - 650 метров. Промышленное значение имеет верхняя подсвита железистых кварцитов, представленная переслаиванием силикатно-магнетитовых и магнетитовых кварцитов с прослоями железнослюдково-магнетитовых и амфиболовых разно­видностей кварцитов и тонкими прослоями сланцев. Мощность подсвиты изменяется от 100 до 200-230 метров[4].

Железистые кварциты Лебединского месторождения залегают непосредственно под богатыми рудами и образуют массив протяжён­ностью до З-х километров, вытянутый с юго-запада на северо-восток. На месторождении выделяют два промышленных железорудных уча­стка: Центральный и Южно-Лебединский, один непромышленный - Сретенский.

Сложноскладчатый рудно-кристаллический массив Лебединского месторождения приурочен к юго-восточной зоне замыкания Тим-Ястребовской синклинали I порядка, образуя Лебединскую синклиналь II порядка шириной 4-6 км. Простирание ее северо-западное. Лебединская синклиналь II порядка включает в себя ряд сопряженных складчатых структур III порядка (с запада на восток): Южно-Лебединскую синклиналь, Юго-восточную антиклиналь, Юго-восточную синклиналь, Центральную антиклиналь и Стойло-Лебединскую синклиналь (см. рис. 1). Все они осложнены, особенно в своих замковых частях, более мелкой в целом подобной дисгармоничной складчатостью. Ширина складок 0,3-0,8 км.

Складки IV порядка прослеживаются обычно через все карьерное поле. Их ширина 50-200 м. Протяженность складок V порядка 200-500 м, ширина 20-60 м. Большинство складок, непосредственно наблюдаемых в обнаженных уступах карьера, относится к V порядку. Складки более высоких порядков (VI и выше) протяженностью меньше 100 м и шириной до 15-20 м трудно дифференцировать. Выделяются пакеты мелких (условно VII порядка) узких сжатых изоклинальных складок шириной 3-10 м и высотой 5-15 м. Ширина пакетов 20-40 м, иногда до 50-100 м. Пакеты мелких складок, как и плойчатость железистых кварцитов, формировались при пластическом состоянии пород в зонах повышенной концентрации напряжений.

Складчатый ансамбль месторождения в плане веерообразно расширяется на юго-восток в сторону воздымания и замыкания складчатой системы. При этом антиклинали III порядка расширяются, а сопряженные с ними однопорядковые синклинали сужаются. В сторону сужения складок растет напряженность осложняющей их складчатости более высоких порядков.

В массиве горных пород Лебединского месторождения развиты разрывные нарушения двух порядков: 1-го – протяженностью более 1 км и 2-го – сотни метров. Региональный Западно-Лебединский разлом является надпорядковым.

Нарушения 1-го порядка протягиваются через все карьерное поле и уходят за его пределы. Они локализованы преимущественно на сочленении антиклиналей и синклиналей III редко IV порядка. Простирание их северо-западное (аз. 295-335°), близкое к ориентировке осей складок, падение крутое до субвертикального. Эти нарушения расчленяют породный массив на пластиновидные блоки шириной 200-460 м. Нарушения 1-го порядка представлены зонами дробления и рассланцевания пород мощностью 0,5-3 м, иногда до 5-7 м. Местами они сопровождаются зонами повышенной трещиноватости пород шириной 5-10, редко до 20-40 м.

Нарушения 2-го порядка представлены зонами дробления и рассланцевания пород мощностью от первых дециметров до 0,5-1 м, крупными трещинами с глинкой трения. Они также местами сопровождаются зонами повышенной трещиноватости шириной 3-5, редко до 10 м. Выделено три системы нарушений (в порядке уменьшения их распространенности на месторождении): северо-западная (аз. 295-335°), субширотная (аз. 250-280°) и северо-восточная (аз. 50-70°). Падение их крутое под углом 65-85°. Расстояние между нарушениями одной системы колеблется от 30-60 до 100-150 м. По отношению к разрывным нарушениям 1-го порядка они являются в большинстве случаев сопровождающими или оперяющими.

Месторождение характеризуется сложными гидрогеологиче­скими условиями. Сложность обусловлена наличием пяти водонос­ных горизонтов, три из которых (мело-мергельный, сеноман-альбский, приуроченный к толще разнозернистых кварцевых пород, и рудно-кристаллический напорный, приуроченный к верхней толще трещиноватых кристаллических пород (богатых руд)), дают около 80% водопритока в карьер, что составляет 6600 м³/ч. Основные при­токи грунтовых вод сосредотачиваются на кровле юрских отложений, где созданы и действуют система осушения, включающая: внешний, внутренний, подземный дренажные контуры. Принятая система осу­шения карьера обеспечивает надёжную защиту от подземных и грун­товых вод, следовательно, и нормальные условия ведения горных ра­бот.

Рис.1.1 Геолого-структурная схема Лебединского месторождения

Нижний протерозой (карелий) – курская серия: 1-4 –коробковская свита: 1 – верхняя сланцевая подсвита (PR¹₁kr₄); 2 – верхняя железорудная подсвита (PR¹₁kr₃); 3 – нижняя сланцевая подсвита (PR¹₁kr₂); 4 – нижняя железорудная подсвита (PR¹₁kr₂); 5 – стойленская сланцево-кварцито-песчаниковая свита (PR¹₁st); 6 – стойло-николаевский габбро-диорит-гранодиоритовый комплекс (ydPR'sn); верхний архей – михайловская серия: 7 – лебединская свита (AR₂lb) – кварцевые порфиры, сланцы; 8 – разрывные нарушения; 9 – оси складок III порядка (а – антиклиналей, б – синклиналей); цифры в кружках: 1 – Южно-Лебединская синклиналь, 2 – Юго-Восточная антиклиналь, 3 – Юго-восточная синклиналь, 4 – Центральная антиклиналь, 5 – Стойло-Лебединская синклиналь, 6 – Крамская антиклиналь, 10-11 – контур карьера по кровле железистых кварцитов: 10- по состоянию на 01.06.2001г., 11 – проектный