1. 개요 광물 선광 공장
   1.1. 개요
   선광 공장에서 처리되는 광석은 공창링 광업 회사의 노천 철광산, 지하 철광산 및 중치 철광산에서 공급됩니다. 광석은 전기 기관차가 견인하는 60톤 덤프카를 이용하여 광산에서 선광 공장으로 운반됩니다. 선광 공장에서 생산된 모든 철광석은 펠릿화의 원료로 사용되며, 일부는 컨베이어 벨트를 통해 제1펠릿 공장으로 운반되고, 나머지는 철도를 통해 제2펠릿 공장으로 운반됩니다.
   가공 공장의 공정용수는 탕허 저수지와 탕허강(타이즈강의 지류)에서 취수합니다. 원수는 공장 부지에서 10km 떨어진 곳에 위치한 펌프장에서 공급되며, 순환수는 광미 농축조와 광미 댐에서 회수된 물로 충당됩니다.
   이 가공 공장의 전력은 랴오양시 전력국이 운영하는 겐지아 변전소에서 이중 회로 6.6kV 송전선을 통해 공급됩니다.
   선광 공장의 핵심 생산 시스템은 1차 선광, 2차 선광, 3차 선광의 세 개 작업장으로 구성됩니다. 1차 및 2차 선광 작업장에서는 1차(비산화) 광석을 처리하는 반면, 3차 선광 작업장에서는 산화 광석을 처리합니다.
   1.2. 개발의 간략한 연혁
   1차 선광 공장은 1959년에 처음 건설되었습니다. 이 공장은 3단계 파쇄, 단계별 분쇄, 1단계 자력 선별 공정을 기반으로 한 15개의 분쇄 및 선별 라인을 활용하여 연간 560만 톤의 자철광을 처리하도록 설계되었습니다. 선별 기술이 발전함에 따라 생산 지표도 지속적으로 개선되었습니다. 1997년에는 15개의 분쇄 및 선별 라인에 대한 기술적 업그레이드가 이루어졌는데, 사이클론 분류를 2단계 미세 선별 공정으로 대체함으로써 생산 지표를 안정화시켰습니다. 동시에, 초기 처리 과정에서 손실된 철 광물을 회수하기 위해 광미 흐름에 회수 공정이 추가되었습니다. 1999년에는 파쇄 산물의 입도 분포를 개선하기 위해 파쇄 회로에 사전 선별 단계를 도입했다. 2001년에는 원광의 품위를 높이기 위해 미세 파쇄 전 단계에 사전 농축 단계를 추가했다. 같은 해, “철 농축 및 실리카 저감” 역부유 공정을 도입하는 기술 개선이 완료되어, 3단계 파쇄, 단계별 분쇄, 자력-부유 분리 공정으로 구성된 복합 자력-부유 선광 공정 흐름이 확립되었다(그림 1 참조). 본격 가동 첫 해 동안 이 시설은 606만 톤의 원광을 처리하여 철분 함량 69.16%의 정광 220만 톤을 생산했으며, 잔재물 함량은 9.62%를 기록했다. 앙강(Angang)의 “제11차 5개년 계획” 개발 전략에 따라, 그리고 앙강 고로의 철광석 수요를 충족하기 위해, 2006년에 제1 선광 공장에서 대규모 기술 업그레이드가 시행되었습니다. 이를 통해 기존의 15개 분쇄 및 선광 라인을 새로 건설된 5개의 대규모 라인으로 교체했습니다. 제1 선광 공장의 개조 이후, 파쇄 단계에서는 중간 파쇄 후 사전 선별을 특징으로 하는 3단계 폐쇄 회로 공정이 채택되었으며, 분쇄 및 선광 단계에서는 단계별 분쇄, 단계별 자력 선별, 미세 선별 및 재분쇄를 포함하는 공정 흐름이 채택되었습니다(그림 2 참조). 이러한 구성 하에서, 1차 파쇄 공정에서는 연간 1,200만 톤의 원광을 처리하며, 중간 파쇄 후 진행되는 사전 선별 공정을 통해 연간 115만 톤의 폐석을 분리해 냅니다. 분쇄기로 공급되는 광석량은 연간 총 1,085만 톤이며, 자철석 정광의 연간 생산량은 412만 톤에 달하고, 정광 등급은 68%이다.
   제2 선광 공장은 1975년에 처음 건설되었으며, 자력-중력 분리 공정을 결합한 8개의 분쇄 및 선광 라인을 활용하여 연간 300만 톤의 헤마타이트 광석을 처리하도록 설계되었습니다. 헤마타이트 정광의 품위를 높이기 위해 1979년에 공정을 개조하여 2단계 연속 분쇄, 약자력 선별, 미세 선별, 분류 및 중력 선별을 결합한 공정으로 변경했습니다. 당시 이용 가능한 선광 기술의 한계로 인해, 제2 선광 공장의 기술적 및 경제적 성과 지표는 낮은 농축물 등급, 높은 광미 등급, 낮은 회수율, 높은 운영 비용으로 특징지어졌습니다. 이에 따라 1996년에 제2 선광 공장의 공정 흐름에 대한 기술적 개조가 이루어졌으며, 처리 대상이 헤마타이트에서 마그네타이트로 전환되었습니다. 개정된 공정에서는 단계별 분쇄, 1단계 중간 자력 광미 제거, 미세 선별, 분류, 재분쇄 및 자력 선별을 채택했습니다. 처리 능력을 더욱 강화하고, 기술적 성과 지표를 개선하며, 비용을 절감하기 위해 제2 선광 공장에서 일련의 추가 기술 업그레이드가 이후 시행되었습니다. 이러한 개선 사항에는 2단계 나선형 분류기를 하이드로사이클론으로 교체하고, 3단계 자력 분리기를 탈수 탱크로 교체하며, 40m² 디스크 필터와 양이온 역부유 공정을 도입하는 것이 포함되었다. 결국, 3단계 폐쇄 회로 분쇄, 단계별 연마 및 자력-부상 분리를 포함하는 현재의 복합 선광 공정이 확립되었습니다(그림 3 참조). 이 공정은 연간 276만 톤의 원광을 처리하여, 등급 69.24%의 자철석 정광 97만 톤을 생산합니다.
   2004년에 처음 건설된 제3 선광 공장은 연간 300만 톤의 헤마타이트를 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 이 공장은 폐쇄 회로 파쇄, 단계별 분쇄, 조·미분급, 중력 분리, 고강도 자력 분리 및 음이온 역부유 선광으로 구성된 복합 공정 흐름을 활용하는 3개의 분쇄 및 선광 라인을 갖추고 있습니다(그림 4 참조). 이 시설은 연간 315만 톤의 원광을 처리하여, 품위 67.5%의 헤마타이트 정광 100만 톤을 생산합니다.

2개의 광산 부지
2.1 예금 유형
건창령 철광산 “안산형 철광상”으로 분류된다.”
2.2 유전형
군창링 철광산은 퇴적-변성 광상으로 분류된다.
2.3 광석의 특성
2.3.1 광석의 광물 조성
광석의 구체적인 광물 조성은 표 1에 상세히 나와 있다.
표 1 철광석의 광물 조성

2.3.2  광석의 구조와 조직

광석의 구조와 조직은 표 2에 나와 있다.

표 2 철광석의 구조와 조직

2.3.3  광물 삽입 입자 크기

광물 분포의 입자 크기는 표 3에 나와 있다.

표 3. 철 광물 분산의 입도

2.3.4  광석의 다원소 분석

광석에 대한 다원소 분석 결과는 표 4에 나와 있다.

표 4  철광석의 다원소 화학 분석 결과                             (%)

2.3.5  철광석의 철 상 분석

철광석의 상 분석 결과는 표 5에 나와 있다.

표 5  철광석의 철 상 분석                                 (%)

3. 채굴
3.1 채굴 방법 개요
3.1.1 노천 채굴
공창링 광업 회사가 운영하는 노천 철광산은 두무 채굴 구역, 허자 채굴 구역, 다펑즈 채굴 구역 등 세 개의 채굴 구역으로 나뉩니다. 채굴되는 광석의 종류로는 저품위 자철석, 저품위 적철석, 소량의 의사형 적철석이 있으며, 제품 등급은 2등급 광석으로 분류됩니다. 연간 광석 생산 능력은 740만 톤입니다. 채굴된 자철광의 평균 품위는 27.8%이며, 적철광의 평균 품위는 25.0%입니다.

채굴 공정은 불연속 작업 주기를 채택하며, 시추 및 발파, 적재, 운반, 폐석 투기 등의 단계로 구성됩니다. 구체적으로, 시추 및 발파 단계에서는 YZ35 회전식 시추기를 사용하여 직경 92~250mm, 깊이 14~16미터의 시추공을 뚫습니다. 폭약 충전은 현장 이동식 폭약 혼합 트럭을 사용하거나 수작업으로 수행되며, 그 후 다열식 비전기식 기폭장치에 의한 지연 발파가 이루어집니다. 적재 단계에서는 4~10m³ 용량의 전기 삽을 사용하여 광석이나 폐석을 채굴 트럭에 적재합니다. 채굴장 내 운송은 42~100톤급 채굴 트럭을 사용하여 광석을 지정된 광석 이송장으로, 폐석을 폐석장으로 운반합니다. 채굴 구역 외부로의 운송은 전기 삽으로 광석을 60톤 철도 덤프 차량에 적재한 후, 150톤 또는 200톤 전기 기관차가 이를 선광 공장으로 견인하는 방식으로 이루어집니다; 소량의 폐석은 마찬가지로 60톤 철도 덤프 차량으로 옮겨져 폐석 매립지로 운반되어 하역됩니다. 폐석 매립 단계에서는 트럭과 불도저 시스템을 활용하여 폐석을 처리합니다.
3.1.2 지하 채굴
공창링 광업 회사가 운영하는 지하 철광산은 북서부 채굴 구역, 중앙 구역 심부 갱도, 중앙 구역 하부 철광층 등 세 개의 채굴 구역으로 나뉩니다. 채굴되는 광석의 종류는 자철석이며, 제품 분류에는 2등급 광석과 고품위 광석이 포함됩니다. 연간 광석 생산 능력은 155만 톤입니다. 채굴된 2등급 광석의 평균 품위는 36.5%이며, 고품위 광석의 평균 품위는 55.0%입니다. 개발 방식은 중앙 수직 갱도 개발, 갱도 및 막다른 갱도 개발, 갱도 및 경사 갱도 개발, 갱도 및 상승 갱도 개발로 분류됩니다. 채택된 채굴 방식은 바닥 기둥을 두지 않는 서브레벨 붕괴법입니다.
3.2 주요 채굴 장비
노천 채굴에 사용되는 주요 장비는 표 6에, 지하 채굴에 사용되는 주요 장비는 표 7에 나열되어 있다.

표 6 노천 채굴용 주요 장비

표 7 지하 채굴용 주요 장비

4. 광물 선광
4.1 광물 선광 생산 및 선광 시험 개요
4.1.1 광물 가공 공장의 개요
앙강 그룹 광업 회사의 자회사인 공창링 광업 회사의 광물 선광 공장에는 3개의 광물 선광 생산 라인이 설치되어 있다. 광물 선광의 주요 생산 지표는 표 8에 제시되어 있다. 생산 공정 흐름도는 그림 2, 3, 4에 나와 있다.
표 8: 광물 선광의 주요 생산 지표

4.1.2 광물 선광 실험 및 공정 수정
(1) 자성 농축물을 대상으로 한 역부유 공정 실험. 공광(Gongkuang) 회사의 광물 가공 공장은 안스틸(Ansteel)의 철광석 공급을 위한 주요 원료 기지 중 하나이다. 2001년 이전, 생산된 철광석 농축물의 평균 품위는 65.55%였으며, SiO₂ 함량은 8.31%였다. 안스틸의 “고품질 원료 정책”과 공광사의 내부 발전 요구에 따라, 회사는 “철분 등급 향상 및 실리카 함량 감소”라는 전략적 목표를 수립했다. 자성 농축물에 적용된 음이온 역부유법과 양이온 역부유법의 실험실 시험 결과를 비교 분석한 결과, 이 목표를 달성하기 위한 방법으로 양이온 역부유 공정이 선정되었습니다. 2001년 7월, “철분 등급 향상 및 실리카 함량 저감”을 목표로 한 기술 개조 프로젝트가 시행되었습니다. 이 개조 이후, 자철광 정광의 등급은 69%를 초과했고, SiO₂ 함량은 4% 미만으로 떨어졌으며, 이는 제품 품질 면에서 상당한 도약을 의미했습니다.
(2) 저품위 헤마타이트 광물 선광 공정에 대한 실험. 2003년, 안스틸(Ansteel)의 생산 능력 확장에 따른 철 함유 원료 수요를 충족하기 위해 공광(Gongkuang) 회사는 헤마타이트 광석 선광 작업을 재개했다. ”단계별 분쇄 후 강자력 선별, 중력 선별 및 음이온 역부유법”과 “단계별 분쇄 후 중력 선별, 강자력 선별 및 음이온 역부유법”에 대한 실험실 시험 결과 비교 연구를 바탕으로, 후자의 공정(단계별 분쇄 후 중력 선별, 강자력 선별 및 음이온 역부유법)이 권장되었다. 권장 설계 매개변수는 다음과 같다: 원광 등급 28.78%; 중력 농축물 등급 67.10%; 부유 농축물 등급 67.30%; 전체 농축물 등급 67.19%; 전체 광미 등급 10.13%. 시설 건설은 2004년 6월에 착공되었으며, 2005년 5월부터 상업 생산이 시작되었다. 생산 초기 단계에서 운영 지표는 상당한 변동을 보였습니다. 공정 흐름에 대한 포괄적인 조사 및 분석을 거친 후, 구체적인 공학적 과제를 해결하기 위한 목표 지향적인 기술적 조치가 시행되었습니다. 그 결과, 볼 밀의 시간당 처리량은 118 t/h에서 130 t/h로 증가했으며, 중력 농축물의 등급은 67.20%, 부유 농축물의 등급은 68.00%에 도달했습니다. 전체 농축물 등급은 66.39%에서 67.50%로 개선된 반면, 전체 광미 등급은 11.74%에서 10.50%로 감소했습니다.
(3) 거친 광석의 사전 농축을 위한 공정 시험. 군창링 철광석 광상은 퇴적-변성형으로 분류되므로, 광체의 지질학적 분포 조건은 복잡하고 변동성이 크다. 각 채굴 구역에 걸친 광체는 층 수(2~7층)가 다양하고 두께도 고르지 않으며, 광체 내의 암석 간층 존재와 단층 구조로 인한 분절 및 변위가 결합되어 광상 각 구역마다 광석의 특성이 매우 복잡하고 다양하다. 이 광체의 지질학적 산출 조건은 국내의 다른 철광산에서 발견되는 조건과 현저히 다릅니다.
채굴 작업이 더 깊은 수층으로 확대됨에 따라 광체는 점차 얇아지고 암석 간층의 부피는 증가하여, 채굴된 광석의 품위가 전년 대비 하락하는 결과를 초래했습니다. 광석 품질을 엄격히 관리하기 위해 일련의 관리 조치를 시행했으나, 불리한 지질 조건과 기계화 채굴 작업이 맞물리면서 노천 광산의 암석 희석률은 14%–18%에 달했으며 (이로 인해 채굴된 광석의 등급은 28%에 불과함). 지하 광산의 경우, 암석 희석률은 27%에서 36% 사이이며(이로 인해 채굴된 광석의 등급은 33%임); 광석 희석률은 23%의 최고치를 기록했으며 해마다 상승 추세를 보이고 있다. 특정 경우, 허용 한도를 초과하는 암석 희석 수준을 보이는 광석 배치는 반품되어 폐석으로 처리된다. 암석 희석 및 광석 빈곤화에 관한 연간 지표는 표 9에 제시되어 있다.
표 9: 연간 암석 희석 및 광석 농도 저하 지표 요약

분쇄, 선광 및 광미 처리가 필요한 대량의 혼입 암석이 존재하면 광물 처리 비용이 증가하게 됩니다. 또한, 클로라이트, 편암, 운모편암과 같은 광물은 분쇄 및 선광 공정 중에 “슬리밍”(미세한 슬라임 형성) 현상이 발생하기 쉬워, 철 정광의 품위 향상 노력을 저해합니다. 반대로, 혼합 암석의 비율이 높은 광석을 단순히 폐기할 경우, 스트리핑 비율이 증가하고 비용이 상승하며 광물 자원이 낭비적으로 고갈되는 결과를 초래할 것입니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 공광(Gongkuang)사는 시노스틸(Sinosteel) 그룹 산하 마안산 광업 연구소와 기술 협력을 체결하고, 입자가 굵은 광석에 대한 사전 선별 공정에 대한 실험 연구를 수행했다. 광범위한 실험 연구와 다양한 기술 방안의 비교 및 최적화를 거친 끝에, 기존 분쇄 회로에 자력 풀리 사전 선별 공정을 통합하기로 결정했습니다. 이 공정은 제1 선광 공장의 중간 파쇄 산출물과 제2 선광 공장의 거친 파쇄 산출물에 적용되어 사전 선별을 가능하게 할 것입니다. 이전 분쇄 단계로. 초기 단계에서 광석 공급물에서 혼입된 암석을 제거함으로써, 분쇄기로 유입되는 광석의 품위를 높이고, 철 정광의 생산량을 늘리며, 운영 비용을 절감하는 것이 목표였다.
2001년 1월, 공광(Gongkuang)사는 제2 선광 공장에서 굵게 분쇄된 원광에 대한 굵은 원광 사전 선별 공정을 성공적으로 도입하였으며, 이 조치로 선광 회로에 유입되는 광석의 품위가 1.23% 포인트 상승하여, 철광석 농축물 연간 생산량이 47,200톤 증가했습니다. 2001년 9월, 제1 선광 공장의 중간 분쇄 제품에 대해서도 동일한 굵은 광석 사전 선별 공정을 도입하여, 공급 광석의 품위를 2.01% 포인트 높였으며, 연간 157,600톤의 철광석을 추가로 생산하게 되었습니다. 이 굵은 광석 사전 선별 기술의 성공적인 적용은 상당한 경제적 이익을 가져다주었습니다.
(4) 재분쇄 공정에서 MVS 전자기 진동 체의 적용: 고정식 나일론 미세 체를 대체하기 위한 실험적 연구. 최근 몇 년간 광물 처리 능력의 지속적인 확대, 원광 내 해리 입자 크기의 극심한 불균일성, 그리고 철 농축 및 불순물 제거를 위한 역부유 기술의 도입에 힘입어, 자철석 농축물 제품의 품질에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있다. 그 결과, 기존의 미세 선별 및 재분쇄 공정이 지닌 본질적인 단점들이 점차 “병목 현상”으로 대두되어, 생산 능력의 추가 증대를 제한하고, 농축물 품질 지표를 저하시킴은 물론, 회사의 전반적인 경제 성과에 부정적인 영향을 미치고 있습니다.
① 고정식 나일론 미세 체의 낮은 선별 효율. 나일론 미세 체의 개방 면적 비율이 10% 미만이며, 체 표면이 고정되어 진동이 없고 오직 재료의 흐름에 의존하여 체 슬롯을 통과시켜 분리하기 때문에, 체 분리 효율은 상당히 낮아 질량 기준 체 분리 효율이 약 30%에 불과합니다. 그럼에도 불구하고 설치가 간편하고 수명이 비교적 길기 때문에 여전히 널리 사용되고 있습니다.
② 높은 재분쇄 순환 부하 및 낮은 분쇄 효율: 시스템의 시간당 처리량이 증가함에 따라 3차 나일론 미세 체로 유입되는 급재량이 크게 증가합니다. 이로 인해 재분쇄 순환 부하가 높아지고 분쇄 성능이 저하되어 제품 품질에 변동이 발생합니다. 결과적으로, 부양 공정에 대한 일관된 급재 조건을 확보하기 어려워지며, 이로 인해 시스템의 전체 처리 용량을 증대시킬 수 있는 잠재력이 제한됩니다.
③ 재분쇄 제품의 심각한 과분쇄: 존재하는 귀중한 광물 중 약 71%는 추가 분쇄가 필요하지 않음에도 불구하고, 재분쇄 회로로 유입되어 순환함으로써 심각한 과분쇄를 초래하고 있다.
④ 미세 선별-재분쇄 공정에서 과소입자 제품의 농도가 낮거나 변동성이 큰 경우: 이러한 상황이 부양 회로로 유입되면 시약 소비량이 증가할 뿐만 아니라 운영 절차가 복잡해질 뿐만 아니라, 주요 생산 지표의 변동도 초래한다.
⑤ 높은 에너지 및 예비 부품 소비: 나일론 미세 체의 선별 효율이 낮기 때문에, 규격에 맞는 입자까지 불필요하게 재순환되어 에너지 소비가 증가하고 예비 부품의 마모가 가속화됩니다.
비교 산업 시험 결과, MVS 전자기 진동 스크린은 선별 효율 및 미달 제품 수율 측면에서 나일론 미세 스크린에 비해 뚜렷한 장점을 보이는 것으로 입증되었습니다. 또한, 시간당 처리 용량을 증가시켜 원활한 생산 운영과 안정적인 성능 지표를 확보하는 데 결정적인 역할을 합니다. 1차 및 2차 선광 공장에 MVS 전자기 진동 스크린을 도입한 후, 선별 효율이 40% 이상으로 상승했습니다. 이를 통해 부유 공정에 대한 일관된 공급 조건이 확보되어 최종 철 정광의 생산 지표가 안정화되었습니다. 선별 효율 개선의 직접적인 결과로 재분쇄 순환 부하가 감소했으며, 시스템의 시간당 처리 용량은 시간당 4.6톤 증가했습니다.
(5) 부유 컬럼을 이용한 자철석 정광 정제 공정 기술 연구. 철 정광의 품위를 더욱 높이고, 불순물 함량을 줄이며, 제철에 필요한 고품질 원료를 공급함으로써 광물 선광 및 제철 시스템의 기술 지표를 최적화하고 경제적 이익을 극대화하기 위함—공창링 광업 회사는 창사 광업 및 야금 연구소와 중국 광업 기술 대학 등의 연구 기관과 협력했다. 2001년에 시행된 기술 개량—부상 기계와 역부상 공정을 활용하여 “철 함량을 높이고 실리카 함량을 낮추는” 방식—을 기반으로 하여, 하위 프로젝트를 통합함으로써 고품질 철광석 농축물을 위한 광물 선광 기술 및 설비에 관한 연구 (국가 “제10차 5개년 계획” 핵심 과학기술 프로젝트의 일환) 대규모 희소 금속 광물 자원 기반에 대한 종합 탐사 및 효율적 개발 기술 연구), 이 회사는 “철의 품위 향상 및 실리카 저감”을 위한 양이온 역부유 기둥 공정을 중심으로 광범위한 공정 및 기술 연구를 수행했다.”

2004년 1월부터 4월까지, 부양 컬럼 공정에 대한 예비 실험실 규모 탐색 시험이 완료되었다. 2004년 5월부터 8월까지, 최적의 공정 흐름도와 기술적 매개변수를 확정하기 위해 공창링 광업회사 선광장의 부양 작업장에서 파일럿 규모 산업 시험이 실시되었다. 2004년 9월부터 12월까지, 새로운 부양 컬럼 공정에 대한 산업 시험 시스템의 설계, 엔지니어링 시공 및 예비 시운전이 성공적으로 완료되었다. 2005년 1월부터 12월까지, 새로운 부양 컬럼 공정에 대한 포괄적인 산업 시험 연구 프로젝트가 수행되었으며, 여기에는 조건부 시험, 기술 공정 개선 및 성능 평가가 포함되었다. 마지막으로 2006년 1월, 해당 시스템은 본격적인 생산 적용을 위해 공창링 광업 회사의 선광 공장에 공식적으로 인계되었다.

이 프로젝트에 선정된 공정 흐름도는 1개의 1차 선별 단계와 2개의 2차 선별 단계로 구성된 부유 컬럼 회로에 이어, 중간 분획을 위한 자력 분리 및 농축 단계로 이루어져 있다. 기존 부유 기계 공정과 새로운 부유 컬럼 공정의 설비 구성을 비교한 도표가 그림 5에 제시되어 있다.

부상 컬럼에 대한 산업 시험 지표: 공급 속도 70.61 t/h; 공급 광석 등급 63.59%; 양이온성 시약(도데실아민)의 평균 소비량 156.83 g/t; 그리고 -0.074 mm를 통과하는 입자가 89.30%인 원료 입도 분포. 달성된 부양 농축물 등급은 69.15%였으며, 부양 광미 등급은 22.37%였다.
2006년 10월 23일, 랴오닝성 과학기술국은 전문가 패널을 구성하여 본 프로젝트에 대한 기술 심사를 실시했다. 심사 결과는 다음과 같다:
① 자철광 정광에 대한 부양탑 정제 기술 연구—특히 “1단계 조정, 2회 정제” 방식의 부유탑 분리 구성을 적용하고, 중간 농축물을 대상으로 자기 분리 및 농축 공정을 결합하여 초기 자철광 농축물을 처리한 결과, 품위 69.15%, SiO₂ 함량 2.65%의 고품질 철광 농축물을 성공적으로 생산하였다. 기존 생산 공정에 비해, 이 부유탑 공정을 통해 부유 농축물 단위당 원가를 8.52 RMB 절감하고, 전력 소비량을 34.5%, 시약 소비량을 29.2% 각각 줄일 수 있었으며, 이를 통해 우리나라 철광석 선광 공장에서 “철 함량을 높이는 동시에 실리카 함량을 낮추는” 새로운 길을 열었습니다.
② 자철광 정광을 위한 부양탑 정제 기술에 대한 연구는 국내 철광석 선광 공장에서 일반적으로 사용되는 역부양 공정의 특성에 맞춰 구체적으로 수행되었다. 부상 컬럼 기술, 역부상 거품 이송 기술 및 자동 제어 기술을 통합함으로써, 국내 시설에서 “철 함량을 높이고 실리카 함량을 낮추는” 것을 목표로 하는 공정 개조에 기술적 지원을 제공한다. 이 공정은 단순화된 공정 흐름도, 향상된 기술적 성능 지표, 운영 및 관리의 용이성, 에너지 절약, 소비 감소, 친환경성 등의 특징을 가지고 있다.
③ 안스틸 그룹(Ansteel Group) 산하 공창링 광업(Gongchangling Mining Company)의 선광 공장에서 부유 컬럼 공정을 도입한 후, 정광 등급이 비슷한 조건에서 부유 컬럼 공정은 기존 생산 공정에 비해 상당한 개선을 보였는데, 정광 수율은 1.27%포인트 증가했고, 금속 회수율은 1.27%포인트 증가했으며, 광미 등급은 4%포인트 감소했다. ④ 본 연구 결과는 컬럼 부양 공정의 적용과 관련하여 국내 철광석 선광 분야의 기술적 공백을 메웠습니다. 국내 최초로 달성된 이 성과는 국내 철광석 선광 분야에서 컬럼 부양 역부양 기술의 산업적 적용에 대한 선례를 마련했으며, 선진적인 국제 표준에 도달했습니다.
4.2 1차 선광 워크숍
4.2.1 1차 선광 공정: 분쇄 및 선별
1차 선광 공장의 파쇄 회로는 1959년에 건설 및 가동되었으며, 설계 연간 처리 능력은 560만 톤이다. 파쇄 공정은 그림 6에 표시된 바와 같이 3단계 개방 회로 방식이 채택되었다. 거친 분쇄는 단일 KKπ1200mm 유압식 회전식 분쇄기를 사용하여 수행되며, 거칠게 분쇄된 제품은 컨베이어 벨트를 통해 중간 분쇄용 버퍼 빈으로 이송된 후, 여기서 2단계 분쇄를 위한 중간 분쇄기로 공급됩니다. 중간 파쇄 공정에는 3대의 콘 크러셔가 사용되며, 이는 2대의 PYB-92100mm 표준 콘 크러셔와 1대의 H-8800 크러셔로 구성됩니다. 운영 방식은 H-8800 크러셔 1대를 가동하고, PYB-92100mm 크러셔 2대는 예비 장비로 운영하는 방식입니다. 중간 분쇄된 제품은 φ1250mm × 2400mm 자석 풀리 건식 분리기(magnetic pulley dry separator)로 이송되어 광석에서 혼합된 맥석을 제거합니다. 선광된 광석은 셔틀 컨베이어를 통해 미세 분쇄 버퍼 빈으로 이송되는 반면, 분리된 갱석은 전용 건식 분리 폐기물 빈으로 이송되어 이후 트럭으로 운반 및 폐기됩니다. 미세 분쇄 버퍼 빈의 광석은 컨베이어를 통해 12대의 YA형 진동 스크린으로 공급되며, 이 스크린들은 쌍을 이루어 배치되어 있으며, 스크린 두 대가 하나의 미세 분쇄기로 광석을 공급합니다. 과대 입자(스크린 과대물)는 미세 분쇄기로 유입됩니다. 미세 분쇄는 6대의 콘 크러셔(PYD-92200mm 쇼트헤드 콘 크러셔 3대와 H-6800 콘 크러셔 3대)를 사용하여 수행됩니다. 정상 가동 시 H-6800 크러셔는 1차 분쇄 장치로 사용되며, 4대가 가동 중이고 2대는 대기 상태로 유지됩니다. 미세 분쇄된 제품과 하한 크기 이하 물질(선별 하한)은 컨베이어를 통해 1차 선광 공장의 주 공장 건물 내 저장 빈으로 이송되며, 최종 분쇄 제품의 입자 크기 범위는 20–0 mm이다. 이 공정은 2007년 4월까지 사용되었다. 1차 선별 공장의 파쇄 및 선별 장비에 대한 주요 기술적 매개변수는 표 10에 제시되어 있다.
표 10: 1차 선별 공장의 파쇄 및 선별 장비 주요 기술 사양

2007년 4월부터 1차 선별 공장에서 대규모 기술 업그레이드가 진행되었다. 이 개조 공사를 통해 1차 선별 공장의 분쇄 및 선별 공정 흐름이 3단계 개방 회로 시스템에서 3단계 폐쇄 회로 시스템으로 전환되었다. 파쇄 제품의 설계 목표는 입도 범위를 12–0 mm로 하고, 90% 이상의 함량을 달성하는 것이었습니다. 파쇄 및 선별 공정 흐름은 그림 7에 나와 있습니다. 1차 파쇄는 단일 KB54-75 콘 크러셔를 사용하여 수행됩니다. 거칠게 분쇄된 제품은 컨베이어 벨트를 통해 중간 분쇄 단계 상류에 위치한 버퍼 빈으로 이송되며, 여기서 2단계 분쇄를 위해 중간 분쇄기로 공급됩니다. 중간 파쇄 단계에서는 PYB-2100mm 표준 콘 크러셔 1대와 H-8800 크러셔 2대 등 총 3대의 콘 크러셔가 사용됩니다. 중간 분쇄된 제품은 1250mm × 2400mm 자석 풀리 건식 분리기로 이송되어 선별을 거치며, 광석에서 혼합된 폐석이 제거됩니다. 분리된 폐석은 컨베이어를 통해 건식 선별 불량물 전용 폐석 저장소로 이송된 후, 트럭을 통해 운반되어 폐기되며, 나머지 광석은 선별 공급 호퍼로 공급됩니다. 선별 공급 호퍼의 원료는 3개의 예비 선별 장치로 이송됩니다. 이 장치에서 나온 과대 입자(선별 잔류물)는 컨베이어를 통해 미세 분쇄 공급 호퍼로 운반된 후, 제3단계 분쇄를 위해 미세 분쇄기로 공급됩니다. 미세 분쇄는 4대의 H-6800 콘 크러셔를 사용하여 수행됩니다. 미세 분쇄된 제품은 원통형 선별 공급 호퍼로 이송된 후, 7개의 검사 선별 장치로 컨베이어를 통해 운반됩니다. 이 검사 선별 장치에서 나온 과대 입자(선별 불합격물)는 미세 분쇄기로 재순환되어 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성하며; 입자 크기가 12–0 mm인 하한 크기 물질(체 통과물)은 최종 분쇄 제품을 구성하며, 컨베이어를 통해 1차 선별 작업장 본관 내의 광석 저장 빈으로 이송됩니다.

대규모 기술 개조를 거친 1차 선별 공장의 분쇄 및 선별 장비에 대한 주요 기술적 파라미터는 표 11에 제시되어 있다.

표 11: 대규모 현대화 공사를 마친 1차 선별 공장의 분쇄 및 선별 장비 주요 기술 사양

1차 선별 공장의 대규모 현대화 이후 분쇄 및 선별 공정의 특징:
① 3단계 폐쇄 회로 분쇄 및 선별 공정을 채택하여 입자 크기가 12–0 mm인 분쇄물을 생산하며, 이 범위 내의 분획이 90%를 초과한다;
② 수입산 분쇄 장비를 활용하여 높은 분쇄 비율과 높은 운영 효율을 자랑합니다;
③ 중간 파쇄 후 사전 선별 단계를 도입하여 폐석을 조기에 제거함으로써, 후속 선광 공정에 투입되는 광석의 품위를 향상시킵니다;
④ 분쇄 및 선별 시스템 내에서 자동화된 모니터링 및 제어 기능을 구현하여 장비의 운영 효율성을 높입니다.

4.2.2 1차 분쇄, 선별 및 선광
1차 선광 공장의 기존 분쇄 및 선광 공정은 단계별 분쇄, 단계별 자력 선별, 미세 선별 및 재분쇄, 양이온 역부유 선별으로 구성된 공정 흐름도(그림 1 참조)를 따랐으며, 총 15개의 분쇄 및 선광 라인으로 이루어져 있습니다. 이 공정에 대한 간략한 설명은 다음과 같습니다. 분쇄된 원료는 벨트 컨베이어를 통해 1차 그레이트형 볼 밀(MQG2700mm × 3600mm)로 공급되며, 이 볼 밀은 이중 나선형 분류기(2FG-20)와 함께 1차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 구성합니다. 1차 분류 단계의 오버플로물은 펌프를 통해 1차 자력 분리기(CTB-1024)로 이송되어 선광됩니다. 이렇게 얻어진 농축물은 1차 및 2차 고주파 진동 스크린(400mm × 1560mm)으로 공급되며, 스크린에서 배출된 과대 입자는 중력을 이용하여 2차 오버플로식 볼 밀(MQY2700mm × 3600mm)로 유입됩니다. 이 볼 밀의 배출물은 중력에 의해 1차 오버플로우 펌프 박스로 유입되며, 여기서 펌프를 통해 1차 자력분리기로 다시 이송되어 2차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 스크린에서 나온 미분급 제품은 영구자석 탈수 탱크(CS-25)로 펌핑됩니다. 탈수 탱크에서 나온 농축물은 중력에 의해 2차 자력 분리기(CTB-1024)로 유입됩니다. 2차 자력 분리기의 농축물은 1차 및 2차 전자기 진동 스크린(MVS2420)으로 펌핑됩니다. 이 체에서 나온 과입자 제품은 농축 자력 분리기(CTB-1030)로 펌핑되며, 이 장치에서 나온 농축물은 중력에 의해 3차 오버플로형 볼 밀(MQY2700mm × 3600mm)로 유입됩니다. 이 볼 밀의 배출물은 3차 자력 분리기(CTB-1024)로 펌핑됩니다. 3차 자력 분리기의 농축물은 3차 전자기 진동 스크린(MVS2420)으로 공급되며, 이 스크린에서 나온 과대 입자 제품은 3차 볼 밀의 공급부로 되돌아가, 3차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 1차, 2차 및 3차 전자기 진동 스크린에서 나온 하한 크기 제품은 최종 자력 선별 농축물을 구성하며, 이 농축물은 부양 농축기(φ24m)로 펌핑됩니다. 수집된 후, 각 단계의 자력 분리 과정에서 발생한 광미는 중력을 이용하여 디스크 자력 분리기(Ø1500mm)로 유입됩니다. 디스크 자력 분리기의 농축물은 1단계 자력 분리기의 공급구로 펌핑되는 반면, 디스크 자력 분리기의 광미는 농축기(Ø53m)로 유입되며, 농축 후 광미 저수지로 펌핑됩니다.
부상 공정은 1단계의 조부상 단계와 1단계의 정제 단계로 구성된 2단계 양이온 역부상 공정과, 조부상 중간층 거품을 위한 재분쇄 및 자력 분리 회로로 이루어져 있으며, 이 시스템은 총 2개의 부상 라인으로 구성됩니다. 부상 농축기에서 교반된 후, 자력 분리 농축물은 부상 공급 박스로 펌핑되며, 부상 시약이 첨가되고 혼합물은 철저한 혼합을 위해 교반 탱크로 공급됩니다. 완전히 교반된 자력 농축물은 이후 1차 선광 셀로 공급됩니다. 1차 선광 셀에서 나온 농축물은 2차 선광 셀로 유입되는 반면, 2차 선광 셀에서 나온 거품 광미는 1차 선광 회로로 다시 펌핑됩니다. 1차 부유 셀에서 나온 거품 광미는 재분쇄 농축조-자력 분리기(CTB-1030)로 펌핑되며, 이 자력 분리기의 농축물은 재분쇄를 위해 볼 밀(Ø2100mm × 4500mm)로 공급됩니다. 재분쇄된 제품은 영구 자석 탈수 탱크(CS-30)로 펌핑되며, 탈수 탱크에서 나온 농축물은 4단계 자력 정제 과정을 거친 후, 그 결과물인 자력 농축물은 러퍼 부유 회로로 다시 펌핑됩니다. 클리너 부유 셀에서 나온 최종 농축물은 탈수를 위해 여과 작업장으로 펌핑되어 최종 제품이 됩니다.
2단계 재분쇄 농축기-자력분리기, 영구자석 탈수 탱크 및 4단계 자력청정기에서 배출된 광미는 수집되어 중력에 의해 디스크 자력회수 장치(Ø1500mm)로 유입됩니다. 디스크 자력 회수 장치에서 나온 농축물은 재분쇄 농축조-자력분리기 회로로 다시 펌핑된다. 디스크 자력 회수 장치의 광미는 농축조(Ø53m)로 유입되며, 농축 후 이 광미는 광미 저수지로 펌핑된다. 1차 선광 공장의 분쇄, 분류 및 선광 설비에 대한 주요 매개변수는 표 12에 제시되어 있다. 2001년부터 2006년까지의 분쇄 및 분류에 대한 주요 기술 지표는 표 13에 나와 있다.

표 12 주요 매개변수 광물 선광, 분쇄, 선별 및 분리 장비

표 13. 2001년부터 2006년까지 제1 분쇄기의 주요 기술 지표

1차 선광 공장에서 채택된 분쇄 및 선광 공정은 단계별 분쇄, 단계별 자력 선별, 미세 선별 및 재분쇄로 구성된 공정 흐름도를 따릅니다(그림 2 참조). 양이온 역부유 공정은 제외되었으며, 이 시설은 총 5개의 분쇄 및 선광 라인으로 구성되어 있습니다.
공정 개요: 입자 크기 범위가 12–0 mm인 분쇄된 원료는 주 공장 건물 내의 분쇄 저장통으로 공급됩니다. 그곳에서 원료는 집하 및 공급 벨트 컨베이어를 통해 1차 볼 밀(Ø45030 mm × 6700 mm)로 이송됩니다. 볼 밀에서 배출된 물질은 1차 하이드로사이클론 클러스터(Ø660 mm × 6대)로 펌핑됩니다. 하이드로사이클론에서 배출된 언더플로우(모래)는 중력에 의해 1차 볼 밀로 다시 유입되어 1차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 하이드로사이클론의 오버플로(상류분)는 1차 자력분리기(모델 BX-1232)로 펌핑됩니다. 1차 자력분리기에서 나온 농축물은 2차 하이드로사이클론 클러스터(Ø660 mm × 6대)로 펌핑됩니다. 2차 하이드로사이클론에서 배출된 언더플로우는 2차 볼 밀(Ø4000 mm × 7500 mm)로 공급되며, 이 볼 밀의 배출물은 2차 하이드로사이클론 클러스터의 급재 스트림으로 되돌아가 2차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 2차 하이드로사이클론의 오버플로는 1차 영구자석 탈수 탱크(모델 CS-30)로 펌핑됩니다. 1차 탈수 탱크에서 나온 농축물은 중력에 의해 2차 자력 분리기(모델 BX-1024)로 흘러갑니다. 2차 자력 분리기에서 나온 농축물은 1차 전자기 진동 선별기(모델 MVS2420)로 펌핑됩니다. 선별기에서 나온 과대 입자 제품은 3차 하이드로사이클론 클러스터(Ø500 mm × 8대)로 공급됩니다. 3차 하이드로사이클론의 하류물은 3차 볼 밀(Ø2700 mm × 3600 mm)로 공급되며, 이 볼 밀의 배출물은 3차 하이드로사이클론 클러스터의 급재 흐름으로 되돌아가 3차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 3차 사이클론의 오버플로는 2차 영구자석 탈수 탱크(CS-30)로 펌핑됩니다. 2차 탈수 탱크의 농축물은 중력을 이용하여 3차 자력 분리기(BX-1024)로 유입됩니다. 3차 자력 분리기에서 나온 농축물은 2차 전자기 진동 스크린(MVS2420)으로 펌핑되며, 이 스크린에서 나온 과대 입자 제품은 3차 사이클론 클러스터의 공급으로 되돌려집니다. 2차 전자기 진동 스크린에서 나온 하한 크기 제품은 1차 전자기 진동 스크린에서 나온 하한 크기 제품과 합쳐져 3차 영구 자석 탈수 탱크(CS-30)로 펌핑됩니다. 3차 탱크에서 나온 농축물은 중력을 이용하여 4차 자력 분리기(BX-1024)로 흘러가며, 4차 자력 분리기의 농축물은 탈수를 위해 여과 작업장으로 펌핑됩니다.
통합 처리 후, 모든 단계에서 발생한 광미는 중력을 이용하여 디스크 자력 분리기(ø1500mm)로 유입됩니다. 디스크 자력 분리기에서 나온 농축물은 별도의 처리를 위해 재선별 회로로 펌핑되는 반면, 디스크 자력 분리기의 광미는 농축기(φ53m)로 유입되며, 농축 과정을 거친 후 광미 저수지로 펌핑됩니다.
표 14는 개보수 공사를 마친 1차 선광 공장의 분쇄, 분류 및 선광 설비에 대한 주요 매개변수를 제시하고 있다. 표 15는 주요 기술 설계 매개변수를 제시하고 있다.

표 14: 1차 선광 공장 내 분쇄, 분류 및 선광 설비의 주요 매개변수 (개보수 후)

표 15. 주요 설계 기술적 매개변수

1차 선광 공장의 대규모 기술 개량에 따른 분쇄 및 선광 시스템의 공정 특성:
(1) 1차 및 2차 볼 밀의 규모가 확대되었으며, 1차 볼 밀은 그레이트 방식 대신 오버플로 방식을 채택하여 더 미세한 분쇄 입자 크기를 얻을 수 있게 되었습니다.
(2) 1차 및 2차 분류 단계에서는 나선형 분류기와 고정식 나일론 미세 체를 대체하기 위해 동압식 하이드로사이클론 클러스터를 사용함으로써, 높은 분류 효율을 달성하고 분류 유출물의 입자 크기를 미세하게 조절할 수 있다.
(3) 분쇄 공정은 3단계로 구성되며, 1차, 2차, 3차 볼밀이 1:1:2의 비율로 집중 배치되어 있고, 이에 상응하는 부피 비율은 3:2:0.86이다. 이러한 배치는 합리적이며, 운영 및 관리가 용이하다.
(4) 선광 공정은 단계 수가 많은 것이 특징이며, 이는 농축물의 품위를 높이는 데 기여한다.
(5) 1차 자력 분리기는 드럼 직경이 크고 감김각이 큰 것이 특징이며, 그 외의 모든 자력 분리기는 BX 시리즈를 채택하고 있습니다. 이 장치들은 자력 시스템의 감김각이 커서 탁월한 선광 성능을 발휘합니다.
(6) 재분쇄 및 선별 공정에는 MVS 전자기 진동 선별기가 사용되어 높은 선별 효율을 보장합니다.
(7) 양이온 역부유 공정이 제거됨에 따라 생산 비용이 절감되었다.
(8) 농축액 여과 단계 앞에 직경 1.6m × 1.6m 크기의 농축액 교반 탱크 2개가 설치되어 있어, 농축액 제품의 품질을 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.
(9) 농축액 여과는 세라믹 디스크 필터와 기존 디스크 필터를 모두 활용하는 복합 시스템을 통해 이루어지며, 이를 통해 수분 함량을 8.5% 이하로 조절할 수 있다.
(10) 기존 Ø53m 농축기는 고효율 기술 개조를 거쳤으며, 증가된 광미 처리량을 수용하고 순환수의 불순물 함량을 100 mg/L 이하로 유지하기 위해 Ø53m 고효율 농축기 1기와 수처리 시스템이 추가로 설치되었다.
(11) 광미 흐름에서 회수된 철 광물을 별도로 처리하기 위해 전용 광미 회수 및 처리 시스템이 추가되었다.
(12) 이 생산 워크플로우는 주 설비 및 보조 설비의 가동 및 정지 과정을 상호 연동된 제어 방식으로 관리하며, 주요 공정 파라미터에 대해 자동 온라인 감지, 제어, 기록 및 경보 모니터링 기능을 갖추고 있어 전체 생산 공정을 중앙 집중식으로 제어하고 관리할 수 있습니다.

4.2.3 1차 선별: 여과 및 탈수
자성 농축물은 균질화를 위해 직경 16m × 16m의 교반 탱크로 이송된 후, 여과 분배함으로 펌핑되어 세라믹 디스크 필터(60 m²) 또는 디스크 진공 필터(72 m²) 중 하나로 공급됩니다. 여과 장치에서 배출된 여과 케이크는 수분 함량이 8.5% 이하인 최종 철 정광을 구성합니다. 여과 케이크는 여과기 하단에 위치한 컨베이어 벨트를 통해 정광 저장 빈으로 이송되어 비축됩니다.
4.3 2차 선발 워크숍
4.3.1 2차 선별: 파쇄 및 체분류
2차 선별 공장의 파쇄 공정은 1975년에 건설 및 가동되었으며, 설계 연 처리 능력은 300만 톤이다. 파쇄 공정은 3단계 폐쇄 회로 흐름 방식을 채택하고 있으며, 공정 흐름도는 그림 8에 나와 있습니다. 1차 파쇄는 단일 KKπ1200 유압식 자전식 파쇄기를 사용하여 수행됩니다. 중간 파쇄는 “1대 가동, 1대 대기” 구성으로 작동하는 2대의 Ø2200mm 표준 콘 크러셔를 사용합니다. 미세 파쇄 작업에는 “2대 가동, 2대 대기” 구성으로 작동하는 4대의 φ2200mm 쇼트헤드 콘 크러셔가 사용됩니다. 광석은 중간 파쇄 단계로 공급되기 전에 자력 풀리를 통해 예비 선별을 거칩니다. 광석은 미세 파쇄 단계로 진입하기 전에 예비 선별을 거치며, 미세 파쇄 후에는 최종 선별이 수행됩니다.
거친 분쇄 단계에서 나온 제품은 벨트를 통해 ø1250mm × 1600mm 자석 풀리 건식 분리기로 이송되어 광석에 섞인 맥석을 제거합니다. 분리된 맥석은 컨베이어를 통해 건식 선별 폐기물 저장소로 운반된 후, 이곳에서 트럭으로 실려 폐기 처리됩니다. 선별된 광석은 중간 파쇄 버퍼 빈으로 이송된 후, 벨트를 통해 중간 파쇄기로 공급되어 2단계 파쇄 공정을 거칩니다. 중간 파쇄 산물은 선별 버퍼 빈으로 이송된 뒤, 4대의 YA형 진동 선별기로 공급됩니다. 과대 입자(체 거절물)는 제3단계 분쇄를 위해 미세 분쇄기로 공급됩니다. 미세 분쇄 산물은 벨트를 통해 선별 버퍼 빈으로 이송되며, 이곳에서 5대의 YA형 진동 선별기를 사용하여 재선별을 거칩니다. 이 단계에서 발생한 과대 입자는 미세 분쇄 회로로 되돌아가며, 이를 통해 폐쇄형 분쇄 루프가 형성됩니다. 선별 공정에서 나온 과소 입자(입자 크기 12~0 mm)는 최종 파쇄 제품을 구성하며, 벨트 컨베이어를 통해 2차 선광 공장의 주 공장 건물 내 광석 저장 빈으로 이송됩니다.
2차 선광 공장의 분쇄 및 선별 장비에 대한 주요 기술적 파라미터는 표 16에 제시되어 있다.

표 16 2차 선별 공장의 파쇄 및 선별 장비 주요 기술 사양

4.3.2 2차 분쇄, 선별 및 선광
2차 선광 공장의 분쇄 및 선광 공정은 단계별 분쇄, 단계별 자력 선별, 미세 선별 및 재분쇄, 양이온 역부유 선별으로 구성된 공정 흐름도(그림 3 참조)를 따르며, 이 공장은 총 6개의 분쇄 및 선광 라인으로 구성되어 있습니다. 공정 개요: 분쇄된 원료는 벨트 컨베이어를 통해 1차 그레이트형 볼 밀(MQG2700mm × 3600mm)로 공급됩니다. 이 볼 밀은 이중 나선형 분류기(2FG-20)와 연계하여 1차 폐쇄 회로 분쇄 방식으로 작동합니다. 1차 분류 단계에서 발생한 오버플로는 중력을 이용하여 1차 자력 분리기(BX-1024)로 이동하여 선광됩니다. 그 결과 생성된 농축물은 일정 수두 탱크로 펌핑된 후, 분류를 위해 하이드로사이클론으로 공급됩니다. 하유분은 중력에 의해 2차 오버플로형 볼 밀(MQY2700mm × 3600mm)로 유입되며, 이 볼 밀의 배출물은 중력에 의해 1차 자력분리기의 급재부로 되돌아가 2차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 하이드로사이클론의 언더플로우는 중력에 의해 2차 자력분리기(BX-1024)로 유입됩니다. 2차 자력분리기의 농축물은 중력에 의해 영구자석 탈수 탱크(CS-25)로 유입됩니다. 탈수 탱크에서 나온 농축물은 전자기 진동 스크린(MVS2420)으로 펌핑됩니다. 스크린에서 나온 과대 입자 제품은 농축 자력 분리기(BX-1030)로 펌핑됩니다. 농축 자력 분리기에서 나온 농축물은 중력을 이용하여 3차 오버플로형 볼 밀(MQY2700mm × 3600mm)로 유입되며, 이 볼 밀에서 배출된 제품은 펌프를 통해 전자기 진동 스크린의 급재부로 다시 이송되어 3차 폐쇄 회로 분쇄 루프를 형성합니다. 전자기 진동 스크린에서 나온 미달 제품은 중력을 이용하여 3차 자력 분리기(BX-1024)로 유입됩니다. 3차 자력분리기의 농축물은 최종 자력 농축물을 구성하며, 이는 이후 부유 농축기(ø24m)로 펌핑됩니다. 수집된 후, 각 자력분리 단계에서 발생한 광미는 중력을 이용하여 디스크 자력분리기(ø1000 mm)로 유입됩니다. 디스크 자력 분리기의 농축물은 1단계 자력 분리기의 급재부로 펌핑되는 반면, 디스크 자력 분리기의 광미는 농축기(ø50 m)로 유입되며, 농축 후 광미 저수지로 펌핑됩니다.
부상 공정은 1단계의 조부상 단계와 1단계의 정제 단계로 구성된 2단계 양이온 역부상 공정과, 조부상 중간층 거품을 위한 재분쇄 및 자력 분리 회로로 이루어져 있으며, 이 시스템은 총 2개의 부상 라인으로 구성됩니다. 부상 농축기에서 교반된 후, 자력 분리 농축물은 부상 급송 상자로 펌핑되며, 부상 시약이 첨가되고 슬러리는 철저한 혼합을 위해 교반 탱크로 공급됩니다. 완전히 혼합된 자력 농축물은 이후 1차 부상 셀로 공급됩니다. 1차 선광 셀에서 나온 농축물은 2차 선광 셀로 유입되는 반면, 2차 선광 셀에서 발생한 거품 광미는 1차 선광 회로로 다시 펌핑됩니다. 1차 선광 셀에서 발생한 거품 광미는 재분쇄 농축조-자력분리기(CTB-1030)로 펌핑됩니다로 펌핑됩니다. 이 농축기-자력분리기의 농축물은 재분쇄를 위해 볼 밀(ø2100 mm × 4500 mm)로 공급됩니다. 재분쇄된 제품은 영구자석 탈수 탱크(CS-30)로 펌핑되며; 탈수 탱크에서 나온 농축물은 정제용 2단계 자력분리기로 공급되며, 이 자력분리기의 농축물은 거친 부유 회로로 다시 펌핑됩니다. 정제 부유 셀에서 나온 최종 농축물 제품은 탈수를 위해 여과 작업장으로 펌핑되어 최종 제품이 됩니다.
2단계 재분쇄 농축기-자력분리기, 영구자석 탈수 탱크 및 2단계 세정 자력분리기의 잔사물은 수집되어 중력에 의해 디스크 자력회수 장치(ø1500 mm)로 유입됩니다. 디스크 자력 회수 장치에서 나온 농축물은 재분쇄 농축조-자력 분리기 회로로 다시 펌핑된다. 디스크 자력 회수 장치의 잔사물은 농축조(ø50 m)로 유입되며, 농축 후 이 잔사물은 잔사물 저수지로 펌핑된다. 2차 선광 공장의 분쇄, 분류 및 선광 공정에 사용되는 주요 설비 매개변수는 표 17에 제시되어 있다. 2001년부터 2006년까지의 분쇄 및 분류 공정에 대한 주요 기술 지표는 표 18에 나와 있다.
4.3.3 2차 선광: 여과 및 탈수
부유 농축물은 농축기(ø30 m)로 펌핑되어 농축된 후, 디스크 진공 여과기(40 m²)로 공급됩니다. 필터에서 배출된 여과 케이크는 수분 함량이 ≤9.5%인 최종 철 농축물입니다. 여과 케이크는 필터 하단에 위치한 배출 벨트 컨베이어를 통해 농축물 비축장으로 이송되어 저장됩니다.
디스크 진공 필터의 기술적 파라미터는 표 19에 제시되어 있다.

표 17 2차 분쇄, 분류 및 분리 공정의 주요 설비 매개변수

표 18. 2001년부터 2006년까지 2차 분쇄기의 주요 기술 지표

표 19. 디스크 진공 여과기의 기술적 사양

4.4 3차 선광 워크숍
4.4.1 3차 파쇄 및 선별
제3선광 공장의 파쇄 공정은 2004년 6월에 완공 및 시운전을 마쳤으며, 설계 연간 처리 능력은 헤마타이트 300만 톤이다. 파쇄 공정은 3단계 폐쇄 회로 방식을 채택하고 있으며, 공정 흐름도는 그림 9에 나와 있다.
3차 및 2차 선광 작업장은 하나의 1차 분쇄기를 공유하며, 교대로 가동하여 광석을 분쇄합니다. 1차 분쇄는 KKπ1200 유압식 자전식 분쇄기 1대로, 2차 분쇄는 H-8800 콘 분쇄기 1대로, 3차 분쇄는 H-8800 콘 분쇄기 2대로 수행됩니다. 광석은 3차 분쇄기로 공급되기 전에 예비 선별을 거치며, 3차 분쇄기를 통과한 후에는 최종 선별을 거칩니다.
1차 파쇄기에서 나온 제품은 컨베이어 벨트를 통해 2차 파쇄 서지 빈으로 이송되며, 이곳에서 다시 컨베이어를 통해 2차 파쇄기(H-8800)로 공급되어 2단계 파쇄 공정을 거칩니다. 2차 파쇄기에서 나온 제품은 선별 스테이션 내의 사전 선별 장치의 공급 슈트로 이송된 후, 컨베이어를 통해 4개의 진동 선별기(LF2460D)로 공급됩니다. 이 스크린에서 선별된 과대 입자 제품은 3단계 파쇄를 위해 3차 파쇄기(H-8800)로 공급됩니다. 3차 분쇄기에서 나온 제품은 체 선별 스테이션에 있는 4개의 진동 체(LF2460D)로 이송되어 최종 선별을 거치며, 이 단계에서 발생한 과대 입자는 3차 분쇄기로 되돌려져 재공급됨으로써 폐쇄형 분쇄 루프가 형성됩니다. 예선 및 재선 단계에서 나온 하한 크기 제품(입자 크기 12mm에서 0mm까지)은 최종 파쇄 제품을 구성하며, 이 제품은 3차 선광 작업장의 주 공장 건물 내에 위치한 서지 빈으로 이송됩니다.

표 20 제3 선별 공장의 파쇄 및 선별 장비 주요 기술 사양

4.4.2 3차 분쇄, 선별 및 선광
3차 선광 공장의 생산 공정은 단계별 분쇄, 중력 분리–고강도 자력 분리–음이온 역부유 공정 흐름도(그림 4 참조)를 채택하고 있으며, 총 3개의 분쇄 및 선광 회로로 구성되어 있습니다. 공정 개요: 분쇄된 원료는 벨트 컨베이어를 통해 1차 오버플로형 볼 밀(ø3600 mm × 6000 mm)로 공급됩니다. 이 볼 밀은 1차 하이드로사이클론 클러스터(FX500-GHT)와 함께 1차 폐쇄 회로 분쇄 시스템을 구성합니다. 하이드로사이클론의 오버플로(overflow)는 분류를 위해 조·미분류 하이드로사이클론(FX500-GXT)으로 공급됩니다. 조·미분류 하이드로사이클론의 언더플로(모래)는 선광을 위해 조분리 나선형 슈트로 펌핑됩니다. 거친 분리 나선형 슈트에서 나온 농축물은 추가 선광을 위해 미세 분리 나선형 슈트(ø1200 mm)로 펌핑되며, 미세 분리 나선형 슈트에서 나온 중간 제품은 재처리를 위해 미세 분리 나선형 슈트의 공급 스트림으로 되돌려집니다. 미세 분리 나선형 슈트에서 나온 농축물은 전자기 진동 스크린으로 펌핑됩니다. 거친 분리 나선형 슈트에서 나온 광미는 탈점토 스크린(SL-1420 mm × 1500 mm)으로 공급되며, 탈점토 스크린에서 나온 미달 입자는 약강도 자력분리기 (BX-1030)으로 이송되어 선광을 거치며, 약강도 자력 분리기의 잔사물은 중강도, 고구배 수직 링 자력 분리기(SLon-2000)로 이송되어 선광을 거칩니다. 전자기 진동 스크린의 과입자, 미세 분리 나선형 슈트의 광미, 약강도 자력 분리기의 농축물 및 중강도 고구배 자력 분리기의 농축물을 합쳐 2차 하이드로사이클론 클러스터 (FX500-GHT)로 보내져 분급됩니다. 2차 하이드로사이클론의 하류물은 2차 오버플로형 볼 밀(ø3600 mm × 6000 mm)로 공급되며, 2차 볼 밀의 배출물은 2차 하이드로사이클론의 오버플로우와 합쳐져 거친-미세 분류 하이드로사이클론의 급재 스트림으로 되돌아가며, 이를 통해 2차 폐쇄 회로 분쇄 및 선광 시스템이 구축됩니다. 거친-미세 분류 사이클론의 오버플로 제품은 농축을 위해 농축조(φ50m)로 공급됩니다. 이 농축조의 언더플로 제품은 약자력 분리기(BX-1030)로 공급됩니다. 약자력 분리기의 광미는 탈슬라임 스크린(SL-1420×1500)으로 공급되며, 탈슬라임 스크린에서 나온 하한 입도 제품은 고구배 수직 링형 강자력 분리기(SLon-2000)로 공급됩니다. 강자력 분리기의 농축물은 약자력 분리기의 농축물과 합쳐진 후 농축기(φ24m)로 공급되어 농축됩니다. 이 농축기에서 나온 언더플로우 제품은 러퍼(rougher) 부유 셀로 공급되며, 러퍼 부유 셀에서 나온 농축물은 클리너(cleaner) 부유 셀로 이동하는 반면, 클리너 부유 셀에서 나온 거품 광미는 자체 흡입을 통해 러퍼 부유 셀로 되돌아가게 됩니다. 클리너 부유 셀에서 나온 농축물이 최종 농축물을 구성합니다. 1차 스크래버 부유 셀에서 나온 광미는 1단계 스크래버 부유 셀로 공급되며, 1단계 스크래버 셀에서 나온 농축물은 1차 부유 셀로 되돌아가고, 1단계 스크래버 셀에서 나온 광미는 2단계 스크래버 부유 셀로 공급됩니다. 2단계 스캐빈저 선광 셀에서 나온 농축물은 1단계 스캐빈저 선광 셀로 되돌아가고, 2단계 스캐빈저 선광 셀에서 나온 미광은 3단계 스캐빈저 선광 셀로 공급되며, 3단계 스캐빈저 선광 셀에서 나온 농축물은 2단계 스캐빈저 선광 셀로 되돌아가게 됩니다. 1개의 거친 선광 단계, 1개의 정제 단계 및 3개의 스크래빙 단계로 구성된 선광 회로를 거친 후, 1단계 스크래빙 셀에서 나온 농축물과 정제 단계에서 나온 광미(tailings)는 거친 선광 셀의 급재(feed)로 되돌려집니다. 정제 부유 셀에서 나온 농축물은 전자기 진동 스크린에서 나온 하한 크기 제품과 혼합되어 이 구간의 최종 농축물을 형성합니다.
중간 구배 수직 링형 자력 분리기에서 나온 광미, 강구배 수직 링형 자력 분리기에서 나온 광미, 그리고 3단계 스크래버 부유 셀에서 나온 광미를 합쳐 최종 광미를 형성하며, 이 최종 광미는 광미 농축조(φ29m)로 펌핑됩니다. 농축 과정을 거친 후, 이 광미 제품은 광미 저수지로 펌핑됩니다.
제3 선광 공장의 분쇄, 분류 및 선광 공정에 사용되는 주요 장비의 제원은 표 21에 정리되어 있다. 주요 기술 지표는 표 22에 제시되어 있다.

표 21 3단계 분쇄, 분류 및 분리 공정의 주요 장비 매개변수

표 22 3단계 분쇄 및 선별의 주요 기술 지표

4.4.3  3단계 여과 탈수

3단계 농축물은 농축을 위해 농축조(ø30 m)로 펌핑됩니다. 농축조에서 배출된 하류 제품은 디스크 진공 여과기(72 m²)로 공급됩니다. 필터 배출물은… 필터 케이크는 수분 함량이 ≤9.5%인 최종 철 정광 제품입니다. 필터 케이크는 필터 하단에 위치한 배출 벨트 컨베이어를 통해 저장용 정광 사일로로 이송됩니다.

디스크 진공 필터의 기술적 파라미터는 표 23에 나와 있다.

표 23 디스크 진공 여과기의 기술적 사양

4.5 정광 및 광미 운송
4.5.1 농축물 수송
선광 공장에서 생산된 모든 철광석은 펠릿화의 원료로 사용됩니다. 이 중 일부는 컨베이어 벨트를 통해 제1 펠릿 공장으로 운반되고, 나머지는 철도를 통해 제2 펠릿 공장으로 운반됩니다.
4.5.2 광미 운반
선광 공장에서 발생하는 광미는 광미 파이프라인 시스템을 통해 공장에서 약 3km 떨어진 광미 저장 시설로 중앙 집중식으로 이송됩니다. 이 시설은 댐 정상 높이가 146m, 유역 면적이 12km², 광미 저장 용량이 1억 5천만 m³로 설계되었습니다. 시설 내부에 위치한 산등성이로 인해 시설은 프론트 밸리(Front Valley)와 리어 밸리(Rear Valley) 두 구역으로 나뉩니다. 1959년 제1 선광 공장이 완공되어 가동에 들어갔을 때, 광미는 프론트 밸리 저수지에 매립되었습니다. 프론트 밸리의 주 댐은 길이 215m, 댐 정상 고도 76m이며, 불투수성 댐으로 건설되었습니다. 1975년에 제2 선광 공장이 완공되어 가동에 들어갔을 때, 광미들은 후방 계곡 저수지에 적재되었으며, 후방 계곡 댐의 제방 정상 고도는 84m이며 투수성 댐으로 건설되었다. 저장된 광미의 양이 증가함에 따라, 매년 상류식 공법을 사용하여 댐 높이 증설 공사가 진행되었습니다. 댐의 내측 사면비는 1:2.5이며, 외측 사면비는 1:5입니다. 현재 댐 정상 고도는 122m를 초과하며, 수위가 산맥의 내부 능선을 넘어섰기 때문에 프론트 밸리와 리어 밸리가 하나의 대규모 광미 저장 시설로 통합되었습니다.
선광 공장의 광미 이송 파이프라인 시스템은 직경 φ700 mm인 2개 라인과 직경 φ500 mm인 1개 라인, 총 3개의 라인으로 구성되어 있습니다. 원래 광미 이송은 선내 펌프장과 광미 댐 하류에 위치한 2차 펌프장으로 구성된 2단계 펌프 시스템을 통해 이루어졌습니다. 생산 능력 확대 요구에 부응하기 위해 현재 새로운 주 광미 펌프장이 건설 중입니다. 신축된 주 광미 펌프장의 주요 장비는 가변 주파수 모터로 구동되는 4세트의 펌프로, 이 펌프들은 직렬 쌍으로 배열되어 있습니다(2세트는 가동 중, 2세트는 대기 상태). 이 시스템을 통해 생산된 광미(tailings)를 저장 시설로 직접 이송할 수 있게 되어, 광미 댐 하류에 위치했던 기존의 2차 펌프장의 필요성이 사라지게 됩니다. 4.6 연도별 광물 가공 생산의 주요 기술 및 경제 지표
지난 수년간 광물 가공 생산과 관련된 주요 기술 및 경제 지표는 표 24에 제시되어 있다.
4.7 의 공정 특성 광물 선광 공장
공광(Gongkuang) 회사가 채굴하는 철광석 매장지는 퇴적-변성 기원형에 속한다. 주요 광석 유형은 자철석 규암과 적철석 규암이며, 광체는 두께가 얇고, 중간층이 많으며, 구조적 특징이 뚜렷한 것이 특징이다. 광체를 둘러싼 모암과 층간암은 주로 클로라이트 편암, 운모 편암, 앰피볼라이트 및 이와 유사한 암석으로 구성되어 있어, 광체 발생 조건이 상대적으로 열악하다. 채굴 작업이 더 깊은 수층으로 확장됨에 따라 광석의 성질에도 변화가 나타났다. 광물 분산체의 입자 크기는 점차 미세해졌으며, 선광이 어려운 광석의 비율이 증가했고, 광물의 결정성은 매우 불균일해졌다. 철 함유 광물의 경우, 0.147 mm에서 0.043 mm 사이의 입도 분포가 가장 풍부하며, 더 굵은 입자는 최대 0.711 mm에 달하고, 더 미세한 입자는 0.005 mm 미만입니다. 구체적으로, 0.015 mm 미만의 입자는 전체의 4.76%를 차지하며, 일부는 내포물 형태로 존재합니다. 철 함유 광물의 평균 입자 크기는 0.05 mm입니다.
광석 성질의 이러한 변화에 대응하기 위해, 공광(Gongkuang) 회사의 광물 선광 공장은 최근 몇 년간 생산 공정에 대한 대대적인 기술 개조를 단행했습니다. 여러 차례의 공정 최적화 과정을 거쳐, 이 공장은 자철광 처리 전용 생산 라인 2개와 적철광 처리 전용 라인 1개를 구축함으로써, 채굴된 광석의 현재 특성을 효과적으로 처리할 수 있게 되었습니다.
현재 마그네타이트 광석에 적용되는 광물 선별 공정 흐름도의 특징은 다음과 같습니다.
(1) 자석 풀리를 이용한 굵은 광석 덩어리의 건식 자력 선별;
(2) 단계별 분쇄 후, 단계별 선별 및 자력 선별을 실시하고;
(3) 미세 선별 후 재분쇄;
(4) 자성 농축물의 품위를 높이기 위한 양이온 역부유법.
현재 헤마타이트 광석에 적용되는 광물 선별 공정 흐름도의 특징은 다음과 같습니다.
(1) 단계별 분쇄 후, 거친 분급 및 미세 분급과 선별을 실시하고;
(2) 나선형 슈트를 이용한 거친 입자 분획의 중력 분리;
(3) 미세 입자 분획을 위한 음이온 역부유법;
(4) 수직 링형 고구배 자력 분리기를 활용하여 광미의 품위를 낮추는 것. 앞으로 공광사는 개발 계획을 가속화하여 2007년까지 펠릿 500만 톤, 철광석 정광 550만 톤, 철광석 1,430만 톤의 생산 규모를 달성하기 위해 노력할 것이며, 이를 통해 앙강(Angang)의 연간 2,000만 톤 철강 생산 수요를 충족시킬 수 있는 고품질 원료 기지로 거듭날 것이다.

표 24. 2001~2006년 광물 가공의 주요 기술 및 경제 지표