Instytut Metali NieŜelaznych GLIWICE, PAŹDZIERNIK - 2011
Zbigniew Śmieszek - IMN Gliwice Krystian Cichy - IMN Gliwice Andrzej Wieniewski - IMN Gliwice Bogusław Ochab - ZGH Bolesław S.A. Cezary Reguła - ZGH Bolesław S.A. Odpady flotacyjne jako potencjalne źródło zasobów surowcowych na przykładzie rud Zn- Pb
W wyniku wieloletniej działalności zakładów wzbogacania nagromadzonych zostało w formie składowisk powierzchniowych blisko 100 mln ton odpadów flotacyjnych po wzbogacaniu rud Zn- Pb. Składowiska te zlokalizowane są w trzech rejonach: bytomskim bolesławsko- olkuskim chrzanowskim
Miejsca składowania i ilości odpadów poflotacyjnych z procesów wzbogacania rud cynku i ołowiu. Rejon występowania Miejsce wytwarzania Powierzchnia Zasoby Zawartość, % ha mln t.w.s. Zn Pb WPM Nowy Dwór 46,0 9,5 2,3 0,5 bytomski WPM Orzeł Biały 37,0 3,7 5,1 0,8 WPM Marchlewski 35,0 5,8 2,5 0,7 Razem 118,0 19,0 2,91 0,62 WPM Bolesław" bolesławsko- olkuski i WPM "Olkusz- 100,0 50,0 1,1 Pomorzany" chrzanowski ZG Trzebionka 64,0 30,0 0,9 0,5 Razem 282,0 99,0 1,4 0,6 0,7
Lokalizacja składowiska odpadów Zn- Pb Nowy Dwór Składowisko odpadów poflotacyjnych Zn-Pb "Nowy Dwór"
Lokalizacja składowiska odpadów Zn- Pb Orzeł Biały Składowisko odpadów poflotacyjnych "Orzeł Biały"
Lokalizacja składowiska odpadów Zn- Pb Orzeł Biały II (Marchlewski) Składowiska odpadów poflotacyjnych "Orzeł Biały " II
Lokalizacja składowiska odpadów Zn- Pb z rejonu bolesławsko- olkuskiego. Składowisko odpadów poflotacyjnych ZGH "Bolesław"
Lokalizacja składowiska odpadów Zn- Pb z rejonu chrzanowskiego. Składowisko odpadów poflotacyjnych z ZG "Trzebionka"
Średni skład mineralny odpadów flotacyjnych w poszczególnych rejonach składowania. bytomski olkuski chrzanowski Minerały siarczkowe i tlenkowe Zn i Pb 3,1 1,6 1,7 Minerały siarczkowe Fe (markazyt) 10,0 15,0 2,5 Minerały tlenkowe Fe (limonit) 11,0 3,0 1,5 Dolomit 52,9 62,4 81,8 Kalcyt Składniki Rejon składowania 5,0 5,0 4,0 SiO 2 5,0 5,0 2,0 Minerały ilaste Gips 3,0 3,0 1,5 10,0 5,0 5,0
Uśrednione składy ziarnowe odpadów poflotacyjnych z rud Zn- Pb 70 Wychód, % 60 50 40 30 20 rejon bytomski rejon bolesławsko- olkuski rejon chrzanowski 10 0 > 0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 Klasa ziarnowa, mm
3,0 Uśrednione zawartości Zn, Zn(O), Pb i Pb(O) w poszczególnych klasach ziarnowych odpadów flotacyjnych rejonu bytomskiego. Zawartość Zn, % 2,5 2,0 1,5 1,0 Zn, %i Zn(O), %i Pb, % Pb(O), % 2,23 1,02 0,5 0,52 0,44 0,0 > 0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 średnia Klasa ziarnowa, mm
1,4 Uśrednione zawartości Zn, Zn(O), Pb i Pb(O) w poszczególnych klasach ziarnowych odpadów flotacyjnych rejonu bolesławsko- olkuskiego. Zawartość Zn, % 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 Zn, %i Zn(O), %i Pb, % Pb(O), % 1,01 0,41 0,34 0,26 0,2 0,0 > 0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 średnia Klasa ziarnowa, mm
1,6 Uśrednione zawartości Zn, Zn(O), Pb i Pb(O) w poszczególnych klasach ziarnowych odpadów flotacyjnych rejonu chrzanowskiego. Zawartość Zn, % 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 Zn, %i Zn(O), %i Pb, % Pb(O), % 0,93 0,58 0,65 0,49 0,2 0,0 > 0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 średnia Klasa ziarnowa, mm
Badania nad wykorzystaniem odpadów po flotacji rud cynku i ołowiu 1. Wykorzystanie odpadów jako surowca do produkcji siarczkowych koncentratów cynku i ołowiu 2. Wykorzystanie odpadów jako taniego surowca do produkcji wapna węglanowomagnezowego oraz jako sorbenta SO 2 w procesie mokrego odsiarczania spalin
Badania nad wykorzystaniem odpadów flotacyjnych jako surowca do produkcji siarczkowych koncentratów cynku i ołowiu prowadzono na początku dla odpadów rejonu bytomskiego W połowie 1985 roku zasoby siarczkowej rudy Zn- Pb w jedynej czynnej w tym rejonie kopalni Marchlewski uległy całkowitemu wyczerpaniu Dla utrzymania produkcji siarczkowego kolektywnego koncentratu Zn- Pb na dotychczasowym poziomie opracowano w oparciu o istniejący park maszynowy w WPM Marchlewski schemat wzbogacania odpadów poflotacyjnych ze zwału nr 81 rejonu Orzeł Biały
Schemat produkcji siarczkowego koncentratu Zn- Pb ze zwału nr 81 odpadów flotacyjnych rejonu Orzeł Biały
Średni bilans procesu wzbogacania odpadów flotacyjnych z rejonu Orzeł Biały Produkt Wychód Zawartość, % Uzysk, % % Zn Zn(O) Pb Pb(O) Fe Zn Pb Fe Nadawa 100,00 5,40 2,50 0,81 0,69 12,30 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 5,48 43,00 0,45 1,50 0,08 11,50 43,66 10,15 5,13 Odpady 94,52 3,22 2,62 0,77 0,73 12,35 56,34 89,85 94,87 Produkowany w latach 1985 1989 siarczkowy koncentrat Zn- Pb kierowany był do przerobu w Hucie Cynku Miasteczko Śl Zaprzestanie produkcji koncentratu Zn- Pb z odpadów nastąpiło w wyniku braku zgody władz wojewódzkich na budowę nowego stawu osadowego.
Drugim badanym materiałem odpadowym jako potencjalny surowiec do produkcji siarczkowych koncentratów Zn- Pb były odpady rejonu bolesławsko- olkuskiego Na początku lat 90- tych wyczerpaniu uległy zasoby rudy w kopalni Bolesław Prowadzono badania przemysłowe nad wzbogacaniem odpadów flotacyjnych w oparciu o istniejący park maszynowy Wydziału Przeróbki Mechanicznej Bolesław Przedmiotem badań były odpady flotacyjne ze stawu nr 3
Schemat produkcji siarczkowego koncentratu Zn- Pb z odpadów flotacyjnych rejonu bolesławskoolkuskiego
Średni bilans z przemysłowych prób procesu wzbogacania odpadów flotacyjnych ze stawu nr 3 w ZGH Bolesław Produkt Wychód Zawartość, % Uzysk, % % Zn Zn(O) Pb Pb(O) Fe Zn Pb Fe Nadawa 100,00 1,30 0,50 0,76 0,56 8,40 100,00 100,00 100,00 K Fe 8,81 2,30 0,15 1,40 0,20 41,00 15,59 16,23 43,00 K Zn- Pb 0,84 48,20 0,50 5,20 0,40 7,10 31,00 5,72 0,71 Odpady 90,35 0,77 0,54 0,66 0,49 5,23 53,41 78,05 56,29
Analiza ekonomiczna wykazała, Ŝe wzbogacanie odpadów flotacyjnych w tym schemacie jest nieefektywne. Główne przyczyny braku opłacalności wzbogacania odpadów: 1. Konieczność znacznego rozwinięcia schematu wzbogacania w warunkach prowadzenia procesu flotacji w maszynach typu korytowego, co w praktyce stworzyło konieczność flotacji markazytu podwyŝszając o ok. 40 % jednostkowy koszt procesu wzbogacania 2. Brak moŝliwości zbytu wyprowadzanego z konieczności koncentratu Fe 3. Relatywnie niski uzysk Zn w koncentracie Zn- Pb wynikający z wysokich strat Zn w węźle flotacji Fe
Widok flotownika typu korytowego
Badania nad wzbogacaniem odpadów flotacyjnych z zastosowaniem nowych konstrukcji flotowników. Z końcem lat 90- tych w IMN Gliwice opracowano nowe konstrukcje wielkogabarytowych maszyn flotacyjnych serii IF o budowie komorowej. Cechy charakterystyczne maszyn serii IF: niskie jednostkowe zuŝycie energii kształtujące się w przedziale 1,0 1,5 kw/m 3 komory wyposaŝenie w układy automatycznej regulacji ilości doprowadzanego powietrza oraz poziomu zawiesiny w komorze lepsze technologiczne wskaźniki wzbogacania w porównaniu z maszynami korytowymi wynikające z ciągłej kontroli procesu flotacji przez układy automatycznej regulacji
Schemat komory flotacyjnej typu IF
Widok powierzchni odbioru produktu pianowego w komorze flotacyjnej typu IF
Przedmiotem badań były odpady flotacyjne z części brzegowej południowej strony nieczynnego stawu osadowego nr 4 Na stawie tym oraz przylegającym do niego od strony północnej stawie osadowym nr 3a zgromadzone jest ok. 40 mln ton odpadów flotacyjnych Badaną część stawu osadowego podzielono na pięć stref róŝniących się uziarnieniem oraz zawartościami metali
Wychód, % 50 45 40 35 30 25 20 Składy ziarnowe odpadów poflotacyjnych z badanych stref stawu nr 4 ZGH "Bolesław" S.A. strefa I strefa IIi strefa III strefa IV strefa V 15 10 5 0 > 0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 Klasa ziarnowa, mm
Średnie zawartości metali w badanych strefach stawu osadowego nr 4 ZGH "Bolesław" SA 2,00 1,80 1,60 1,40 Zn, % Zn(O), % Pb, % Pb(O), % Zawartość, % 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Strefa I Strefa II Strefa III Strefa IV Strefa V Średnia nr strefy
Średnie zawartości Zn, Zn(O), Pb i Pb(O) w poszczególnych klasach ziarnowych odpadów flotacyjnych ze stawu nr 4 ZGH "Bolesław" S.A. Zawartość, % 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 Zn, % I Zn(O), % Pb, % Pb(O), % 0,4 0,2 0,0 0,3-0,2 0,2-0,1 0,1-0,075 0,075-0,035 < 0,035 Suma Klasa ziarnowa, mm
Badania prowadzono w odpowiednio przystosowanej doświadczalnej komorze maszyny IF- 1R, w której powierzchnia odbioru produktu pianowego została zmniejszona o ok. 40 % poprzez zabudowę w centralnej części spoilera stoŝkowego Analizie podlegały przebiegi flotacji zasadniczych i flotacji czyszczących Celem badań było opracowanie moŝliwie prostego schematu wzbogacania pozwalającego na prowadzenie produkcji koncentratu w bezpośrednim sąsiedztwie stawu osadowego
Schemat doświadczalnej komory flotacyjnej typu IF- 1R do prób flotacji odpadów ze stawu nr 4 Spoiler stoŝkowy Koncentrat Nadawa Odpady
Schemat produkcji siarczkowego koncentratu Zn- Pb z odpadów flotacyjnych ze stawu osadowego nr 4 ZGH Bolesław S.A. z zastosowaniem maszyn flotacyjnych typu IF
Strefa stawu osadowego Strefa I Strefa II Strefa III Strefa IV Strefa V Produkt Wychód % Zn Zawartość, % Pb Fe Zn Uzysk, % Pb Fe Nadawa 100,00 1,31 0,85 9,82 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 1,30 49,31 7,58 6,56 48,97 11,56 0,87 Odpady 98,70 0,68 0,77 9,86 51,03 88,44 99,13 Nadawa 100,00 1,19 1,18 10,71 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 1,21 47,27 12,16 5,53 48,03 12,51 0,52 Odpady 98,79 0,63 1,04 10,78 51,97 87,49 99,48 Nadawa 100,00 1,58 0,97 10,30 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 1,61 51,40 7,01 5,42 52,52 11,65 0,85 Odpady 98,39 0,76 0,87 10,38 47,48 88,35 99,15 Nadawa 100,00 1,65 0,94 9,83 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 1,77 51,73 5,20 6,16 55,50 9,79 1,11 Odpady 98,23 0,75 0,86 9,90 44,50 90,21 98,89 Nadawa 100,00 1,15 0,89 10,20 100,00 100,00 100,00 K Zn- Pb 1,14 46,71 8,67 7,78 46,28 11,10 0,87 Odpady 98,86 0,62 0,80 10,23 53,72 88,90 99,13 Nadawa 100,00 1,38 0,97 10,17 100,00 100,00 100,00 Średnia K Zn- Pb 1,41 49,28 8,12 6,29 50,26 11,32 0,84 Odpady 98,59 0,69 0,87 10,23 49,74 88,68 99,16
Opracowany sposób produkcji siarczkowego kolektywnego koncentratu Zn- Pb z odpadów flotacyjnych został zgłoszony do ochrony w Urzędzie Patentowym RP pod numerem P. 396301
Ocena efektywności procesu wzbogacania odpadów flotacyjnych ZałoŜenia: 1. Węzeł produkcji koncentratu kolektywnego Zn- Pb zlokalizowany będzie przy stawach osadowych w bezpośrednim sąsiedztwie przepompowni wód nadosadowych umoŝliwiając ich wykorzystanie jako wody technologicznej 2. Wielkość przerobu odpadów wyniesie 1,5 mln t /rok w przeliczeniu na wagę suchą
ZałoŜenia c.d. 3. Szacunkowy koszt instalacji wzbogacania odpadów dla tej wielkości przerobu wynosi ok. 48,85 mln zł 4. Średnia zawartość cynku w odpadach wynosi 1,37 % Zn a ołowiu 0,96 % Pb. 5. Produkowany koncentrat kolektywny Zn-Pb zawiera średnio 48,0 % Zn i 8,0 % Pb z uzyskiem cynku wynoszącym 47,0 %
ZałoŜenia c.d. 6. Średnia cena 1 tony koncentratu kolektywnego o tych zawartościach metali wynosi ok. 1700 zł 7. Średni koszt przerobu 1 tony odpadów flotacyjnych w przeliczeniu na wagę suchą wynosi ok. 14,0 zł
Efektywność wielkość produkcji koncentratu kolektywnego Zn- Pb 20 121,9 ton/rok wartość wyprodukowanego koncentratu 34 207 187, 5 zł/rok koszty wzbogacania 21 000 000,0 zł/rok efektywność 13 207 187,5 zł/rok
Z przedstawionej analizy wynika, Ŝe produkcja siarczkowego kolektywnego koncentratu Zn- Pb z odpadów flotacyjnych rejonu bolesławsko - olkuskiego moŝe być przedsięwzięciem opłacalnym a przewidywany zwrot poniesionych nakładów nastąpi po ok. 4 latach
Dziękuję za uwagę.