Учебное пособие Павлодар удк 622 012 (07) ббк 30. 3я7

Вид материала

Учебное пособие

Содержание 1.1 Оценка комплексности использования сырья 2 Пути рационального использования рудных месторождений Подготовка запасов руд к выемке 2.2 Прогрессивные системы и методы разработки месторождений 2.3 Селективная добыча и усреднение руд 2.4 Добыча и переработка забалансовых, потерянных руд и вскрышных пород 3 Комплексная переработка руд на обогатительных 3.1 Характеристика руд цветных и редких металлов

Подобный материал:

• Курс лекций Учебное пособие Волгоград 2009 удк 330. 01 Ббк 65. 012., 6756.22kb.
• Учебное пособие Павлодар Кереку 2010 удк 53 (075. 8) Ббк 22. 3я73, 1449.38kb.
• Учебное пособие Павлодар удк339. 9 (075. 8) Ббк 65., 1778.36kb.
• Учебное пособие Павлодар удк 94(574+470. 4/. 5+571. 1)(075. 8) Ббк 63. 3(5Каз+2Рос)5я73, 3633.95kb.
• Врамках программы «Прометей» Павлодар удк 94(574. 25)(075. 8) Ббк 63. 3(5Каз)я73, 3259kb.
• Учебное пособие для студентов естественных специальностей Павлодар, 2290.94kb.
• Учебное пособие разработано в соответствии с государственным стандартом специальности, 1131.24kb.
• Учебное пособие удк 159. 9(075) Печатается ббк 88. 2я73 по решению Ученого Совета, 5335.58kb.
• Практикум Новочеркасск юргту (нпи) 2010 удк 330 (075. 8) Ббк 65. 012. 1я73, 2097.42kb.
• Врамках программы «Прометей» Павлодар удк 94(574. 25) Ббк 63. 3(5Каз), 6238.86kb.

1.1 Оценка комплексности использования сырья

Оценка комплексности использования сырья произ­водится в соответствия с методическими указаниями, утвержденными Министерством индустрии и торговли РК. Основные положения этих указаний сводятся к следующему. Количественная оценка состояния комп­лексности использования сырья осуществляется на осно­ве показателей уровня использования сырьевых ресур­сов. Уровень комплексности использования сырья может быть объективно охарактеризован лишь системой пока­зателей, отражающих как результаты комплексного ис­пользования сырья в каждом конкретном случае, так и специфику самого сырья. К этим показателям относят­ся достигнутые или ожидаемые результаты рациональ­ного использования сырья – число извлекаемых компо­нентов, степень извлечения и потерь ценных компонен­тов и т. д.

Показатели уровня комплексного использования сырья исполь­зуются при планировании, учете, отчетности и анализе производст­венной деятельности предприятий и подотраслей цветной металлур­гии. Эти показатели должны отвечать двум основным требованиям – обеспечивать полноту и сопоставимость данных для определения уровня комплексности использования сырья.

Уровень комплексного использования сырья зависит от особен­ностей сырья, применяемой технологии и оборудования, специализа­ции, кооперирования и комбинирования предприятий, от потребно­стей народного хозяйства в продуктах комплексной переработки сы­рья и ряда других факторов.

Необходимым условием определения уровня комплексного ис­пользования сырья является четкое установление перечня ценных компонентов для каждого вида перерабатываемого сырья. Этот пе­речень должен быть обоснован с позиций народнохозяйственной эф­фективности и технической возможности извлечения каждого ценно­го компонента из конкретного сырьевого источника.

Показатели уровня комплексного использования сырья делятся на две группы – исходные и расчетные. В группу исходных показателей входят:

а) ценные компоненты в сырье (число, перечень, содержание в процентах или в граммах на тонну, весовое количество);

б) ценные компоненты в отходах (весовое количество отходов, весовое количество и содержание каждого ценного компонента);

в) ценные компоненты в оборотных продуктах (содержание и весовое количество их);

г) «неучтенные потери» ценных компонентов (весовое количе­ство неучтенных потерь ценных компонентов).

К расчетным показателям относятся:

а) извлечение ценных компонентов (извлечение каждого ценного компонента в одноименные и разноименные продукты);

б) потери ценных компонентов (потери каждого ценного ком­понента по видам и источникам потерь);

в) доля стоимости сопутствующих ценных компонентов в сырье и товарной продукции (в процентах к общей стоимости основных и сопутствующих компонентов);

г) степень комплексности использования сырья (число и пере­чень ценных компонентов, извлекаемых в товарную продукцию);

д) полнота использования сырья (извлечение ценных компонен­тов в реализуемые и оплачиваемые по этим компонентам виды про­дукции);

е) условно обобщающий коэффициент комплексности использова­ния сырья (отношение стоимости извлеченных компонентов к сто­имости ценных компонентов в сырье по единым ценам). Различают фактический и потенциальный коэффициент комплексности исполь­зования сырья.

Три последних расчетных показателя – степень комплексности использования сырья, полнота использования сырья и обобщающий коэффициент комплексности использования сырья – относятся к чис­лу результирующих показателей уровня комплексного использования сырья.

Фактический коэффициент комплексности отражает фактиче­ский уровень извлечения ценностей из перерабатываемого сырья за данный период. Потенциальный коэффициент комплексности пред­ставляет собой отношение стоимости полезных компонентов, извле­чение которых целесообразно в ближайший перспективный период, при оптимальной полноте извлечения этих компонентов, к стоимости всех ценных компонентов в сырье. Он показывает, какая часть цен­ностей может быть извлечена из сырья при технически возможном и экономически оправданном уровне использования ценных компо­нентов. Разность между потенциальным и фактическим коэффици­ентами комплексности характеризует экономически обоснованные ре­зервы использования сырья, а отношение указанных коэффициентов - степень использования потенциала сырья.


2 Пути рационального использования рудных месторождений


Дальнейший прогрессивный рост показателей извлече­ния металлов и улучшения комплексности использова­ния сырья требует систематической работы на всех ста­диях производства, начиная с горного дела, детального анализа состояния технологии, оборудования, организа­ции труда и других решающих элементов производст­венного процесса.

При добыче руд цветных металлов, одновременно с бережным отношением к природным ресурсам и рацио­нальным использованием недр, должны закладываться основы более полного и комплексного их использования на последующих переделах обогащения и металлургиче­ской переработки. Поэтому решение проблемы комплек­сного использования сырья неразрывно связано с произ­водственно-технической деятельностью горных предприя­тий, перед которыми стоят три основные задачи: добыть руду с минимальными потерями ее в недрах; обеспечить определенный минералогический состав и заданное со­держание металла в добытой руде; ритмично подавать руду на обогатительную фабрику.

За последние десятилетия горнодобывающие пред­приятия отрасли в результате разработки и внедрения ряда прогрессивных, технологических и организационных решений в основном успешно справились со своими за­дачами по рациональному использованию недр. Несмот­ря на значительное усложнение горно-геологических ус­ловий разработки месторождений, потери и разубоживание руд не увеличились. Однако в деле рационального исполь­зования недр еще далеко не все резервы вскрыты и не все возможности реализованы.

Эти возможности и резервы заключаются прежде всего в правильной и своевременной подготовке запа­сов руд к выемке, освоении высокоэффективных прогрес­сивных систем и способов разработки месторождений, применении там, где это возможно, селективной добычи, усреднении руд, организации добычи и переработки за­балансовых и потерянных руд.

1. Подготовка запасов руд к выемке
   

Научный подход к решению проблемы рационального использования недр и комплексной переработки рудного сырья требует всестороннего изучения месторождений и своевременной подготовки их к эксплуатации, так как большие потери металлов возникают чаще всего на тех предприятиях, где слабо изучено рудное тело, неизвестен подробный вещественный состав руд, не проводится сво­евременно технологическое опробование подлежащих к выемке запасов руд.

Своевременная подготовка запасов руд к добыче яв­ляется необходимым условием рационального использо­вания недр и ритмичного обеспечения кондиционным сырьем обогатительных фабрик. Важнейшим элементом этой работы в плане комплексного использования сырья является эксплуатационная разведка, посредством кото­рой уточняют количество, качество и пространственное расположение залежей руд.

В зависимости от густоты эксплуатационно-разведоч­ных скважин горняки получают геологические данные с различной степенью достоверности. Более полная геоло­гическая информация, на основании которой проектиру­ют и выполняют буровзрывные работы, способствует снижению потерь и разубоживания руд при добыче. Дополнительные затраты на бурение сгущенной сети разведочных скважин вполне компенсируются сокраще­нием ущерба от потерь и разубоживания. Для снижения затрат времени и средств на разведочные работы пере­довые предприятия отрасли применяют при технической помощи научных организаций ядерно-геофизические ме­тоды опробования руд и пород.

Преимущество ядерно-геофизического метода при разведке месторождений установлено, в частности, прак­тикой работы Никитовского рудника. До 1970 г. разведку здесь осуществляли в основном подземными горными выработками. При этом на разведку одного профиля затрачивала 300–350 м выработок. С 1970 г. разведку рудных тел проводят станками НКР-100 м путем бурения с применением ядерно-геофизического метода опробования.

Внедрение нового метода разведки позволило сократить проходку горных выработок более чем в 5 раз и снизить стоимость разведки в 1,5 раза.

В этом отношении заслуживает внимания накопленный на Кальмакырском карьере опыт изучения запасов руд, подлежащих выемке. Для правильной разработки Кальмакырского месторождения и рационального использования запасов медных руд необходимо бы­ло получить достоверное оконтуривание различных типов руд, т. е. установить границы между ними и горной массой, правильно опре­делить их технологическую характеристику и выдать рекомендации для селективной добычи. Как показали экспериментальные иссле­дования, в условиях Кальмакырского карьера достоверность оконтуривания различных сортов руд обеспечивается опробованием по принятой в практике буро-взрывной сети (8-10 м между скважина­ми при высоте интервала опробования 10 м).

Для определения технологических сортов руд на руднике созда­на флотационная лаборатория, оснащенная необходимым оборудова­нием. Лаборатория может проводить массовые исследования геоло­гических проб на обогатимость в различных режимах, соответствую­щих режимам обогатительной фабрики. Кроме того, рудничными ге­ологами разработана геолого-технологическая классификация, по­зволяющая определять различные типы руд по результатам полевых наблюдений.

На основании геологических и технологических данных составля­ют сортовой паспорт взрыва для селективной добычи руды. В паспор­те указывают границы верхней и нижней бровок уступа и линии пред­полагаемого отрыва, устья пробуренных взрывных скважин, содер­жание меди в руде, процент сульфидности, контакты пород, грани­цы рудных зон по типам и сортам, а в окварцованных участках – содержание кремнезема. Копию паспорта взрыва передают машини­сту экскаватора для ориентирования при работе в забое. Горный диспетчер заказывает железнодорожные составы для каждого эк­скаватора, поэтому весь состав рудного поезда загружают рудой только одного сорта согласно паспорту взрыва.

Подобным образом загружают составы забалансовой рудой или горной массой. На каждый состав выписывают накладную, содержащую все данные, характеризующие содержимое вагонов. Накладная является первичным документом, на основании которого определя­ют направление движения и место разгрузки состава. Без наличия накладной разгрузку руды на обогатительной фабрике или горной массы на отвале не производят.


2.2 Прогрессивные системы и методы разработки месторождений

Месторождения руд черных и цветных металлов находятся в различных географических и климатических зонах: в средней полосе, Заполярье, Приморье, в пустынных и высокогорных районах. Рудные тела залегают на разной глубине и резко отличаются по горно-геологическим ус­ловиям. Все это делает невозможным поиски универ­сальных решений технологии их разработки с целью обеспечения низких потерь и разубоживания руды при добыче.

Однако там, где это экономически оправдано, пред­почтение отдают открытому способу разработки место­рождений, удельный вес которого в добыче руд в настоя­щее время превышает 65%. Открытому способу присущи более низкие потери и разубоживание по сравнению с подземной добычей. Вместе с тем и на открытых работах ряда горных предприятий еще имеют место высокие потери и разубо­живание руд при добыче. Сложные горно-геологические условия на некоторых карьерах вынуждают применять валовой способ отбойки руды и породы с последующей экскаваторной сортировкой взорванной массы в процес­се погрузки на транспорт.

Одним из радикальных путей улучшения показателей использования недр на открытых горных работах явля­ется раздельная отбойка руды и породы, обеспечиваю­щая по сравнению с валовой снижение потерь в 1,3-1,6 раза, а разубоживания – в 1,5-2 раза.

Технико-экономические преимущества применения раздельной отбойки руды и породы подтверждены прак­тикой работы карьеров Казахстана в самых различных горно-геологических условиях. В результате внедрения этого способа только на свинцово-цинковых карьерах получен экономический эффект около 1,5 млн. тенге в год. Раздельная отбойка руды и породы внедрена также на ряде карьеров никель-кобальтовой, медной и вольфрамо-молибденовой промышленности.

При небольшой мощности рудных тел, сложной фор­ме контактов руды и пород, малом фронте работ, когда применение раздельной отбойки ограничено, лучшие по­казатели извлечения руд из недр на карьерах дает под уступная выемка. Особенно полно достоинства этого метода проявляются в сочетании с отбойкой горной мас­сы в зажатой среде. Отбойка в зажиме позволяет умень­шить перемешивание руды и породы при взрыве, а под уступная выемка создает более благоприятные условия для сортировки руды при погрузке. Применение отбойки в зажиме вызывает удорожание добычных работ на 10-12% за счет сгущения сетки скважин, увеличения расхода взрывчатых веществ (ВВ) и применения экскава­торной сортировки при погрузке. Но это удорожание перекрывается экономией от снижения потерь и разубоживания руды.

В этом отношении представляет интерес положительный опыт снижения потерь и разубоживания руды на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината. Для предупреждения по­падания руды в отвал, а породы на фабрику погрузку горной мас­сы нового взрыва начинают только после получения результатов опробования буро-взрывных скважин и составления паспорта взрыва.

Нормативные величины потерь и разубоживания руды при от­работке при контактовых зон определяют следующим образом. Вна­чале по сортовым по горизонтным планам в контуре, намеченном к отработке в планируемый период, определяют исходные данные (па­раметры рудных тел, количество и длину контактов, содержание металла в при контактовых зонах в руде, в породе, количество ба­лансовых запасов в этом контуре). Затем определяют браковочное содержание и рассчитывают допустимое разубоживание для каж­дого контакта. По этим двум величинам посредством специального графика определяют границу выемки для каждого контакта. Ко­личество теряемой руды в разубоживающей массы определяют по разработанной формуле.

На подземных горных работах наиболее эффектив­ным направлением повышения показателей извлечения руд из недр признана система с закладкой выработан­ного пространства твердеющими смесями. Наибольшее развитие эта технология получила при добыче богатых руд. В никель-кобальтовой промышленности системами с закладкой добывают около 60% всей руды. Применение системы с твердеющей закладкой имеет и другие преимущества, в частности, позволяет отраба­тывать запасы, законсервированные в охранных целиках под промышленными и естественными объектами, а так­же разрабатывать месторождения комбинированными (открытым и подземным) способами. Так, на Лениногорском комбинате с использованием этой технологии отра­ботаны рудные тела в охранных целиках шахты и рек Филипповки и Быструхи.

На месторождениях, где невысокое содержание ме­таллов в рудах не позволяет рентабельно применять си­стемы с твердеющей или иной закладкой, могут ис­пользоваться другие способы разработки, обеспечи­вающие снижение потерь и разубоживания руды.

На Миргалямсайском руднике внедрена разработан­ная ВНИИцветметом столбовая система с обрушением налегающих пород. Она позволила снизить потери руды в 1,5 раза и разубоживание – в 1,4 раза при одновре­менном улучшении показателей по себестоимости до­бычи и производительности труда по сравнению с прежней камерно-столбовой системой, приводящей так­же к высоким потерям свинца.

Большое значение для снижения потерь и разубоживания руд имеет правильно организованное планирова­ние горных работ. Планирование горных работ осуществляют в два этапа. На первом этапе составляют годовой план. При этом тщательно изучают данные эксплуатационной разведки, уточняют на их основе промышленные контуры рудных тел, вносят коррективы в проектные решения в части отработки фланговых зон, глубины выемки и т. д. На этом же этапе определяют плановые показатели по­терь и разубоживания при добыче, которые утвержда­ются вышестоящей организацией.

Второй этап заключается в составлении месячных планов горных работ, утверждаемых руководством пред­приятия. Эти планы являются рабочим документом для коллективов участков, смены, экскаваторной бригады; по ним определяют размеры материального поощрения. Исходными данными для составления месячных планов служат результаты всех стадий разведки, а также ре­зультаты под уступного опробования, которое производят при помощи шнековых скважин по сетке 10X25 м с од­но-двухмесячным опережением.

Ценность месячных планов состоит в том, что при их составлении можно оперативно учитывать данные геолого-маркшейдерских служб по результатам работы за предыдущий месяц, вносить коррективы в годовые пла­ны, предусматривать дополнительные мероприятия по снижению потерь и разубоживания.


2.3 Селективная добыча и усреднение руд

В цветной металлургии разрабатывают сотни самых разнообразных по запасам, форме и условиям залегания месторождений. Рудные тела в большинстве случаев ха­рактеризуются большой сложностью. Сплошные руды пе­ремежаются вкрапленными с пустыми породами и заба­лансовыми рудами. Часто одно и то же месторождение содержит несколько технологических сортов руд, кото­рые в силу их различных физико-химических свойств необходимо добывать и перерабатывать раздельно.

Специфической особенностью большинства месторож­дений является ухудшение горно-геологических условий с увеличением глубины разработки: уменьшаются мощ­ности рудных тел, снижается содержание полезных ком­понентов, усложняется вещественный состав руд, ухуд­шаются физические и механические свойства руд и вме­щающих пород.

Несмотря на такое многообразие изменяющихся фак­торов, необходимо обеспечить отгрузку на обогатитель­ную фабрику руды постоянного состава в полном соот­ветствии с техническими условиями для получения плановых технико-экономических показателей (извлече­ние металлов, качество концентратов и т. д.) при ее обогащении. Эту важную задачу решают двояко. При наличии нескольких резко отличающихся по своим тех­нологическим свойствам сортов руд и благоприятных условиях их залегания производят их селективную до­бычу и отгрузку по сортам на обогатительную фабрику. В случае, когда отдельные типы руды несущественно различаются по технологическим свойствам, а селектив­ная выемка невозможна, применяют метод усреднения руд на пути от забоя до дробильного отделения обога­тительной фабрики, чаще всего – на промежуточном складе.

Селективная добыча различных типов руд и перера­ботка их по сортам позволяет применять наиболее при­годные для данного сорта технологические схемы и режимы флотации, подобрать оптимальные реагенты и добиться максимального извлечения денных компонентов.

Изучение пространственного размещения сортов руд на Тишинском, Белоусовском и Салаирском рудниках показало, что сорта руд достаточно четко обособлены в пространстве и по горно-геологическим условиям пред­приятий могут быть добыты раздельно. Эта возмож­ность была учтена при планировании добычных работ, что позволило подавать на фабрики руды требуемого сос­тава и повысить извлечение металлов при их переработке.

В настоящее время раздельную добычу сульфидных и окисленных (смешанных) руд применяют повсеместно, причем окисленные руды или перерабатывают по спе­циальным технологическим схемам (Джезказганская фабрика), или направляют в отвалы для временного хранения. Необходимо отметить, что в практике горных и горно-обогатительных предприятий для стабилизации состава руды, подаваемой на обогатительные фабрики, чаще используют методы усреднения.

Эффективность усреднения для повышения извлечения металлов при обогащении руд видна на примере создания прикарьерного усреднителыюго склада Сорского молибденового комбината. Сорское месторождение медно-молибденовых руд представляет собой штокверк сложной формы гидротермального происхождения. Четкой границы между промышленными и непромышленными участками нет. Условные контуры рудных тел определяют только по данным опробования буро-взрывных скважин. Для месторождения харак­терно относительно низкое содержание и неравномерное распреде­ление полезных компонентов.

По техническим условиям обогащения руд колебания в содер­жании сульфидного молибдена в перерабатываемой руде не долж­ны превышать γ 30%.

Данные опробования в массиве показыва­ют, что содержание молибдена изменяется более чем в десять раз, а анализ среднесменных содержаний молибдена в добываемой руде колебался в пределах γ 3-60%. Вследствие этого при переработке легко и среднеобогатимых руд резко изме­нялось как извлечение молибдена, так и содержание его в концен­трате.

На комбинате установили зависимость извлечения молибдена от содержания его в руде и разработали рациональную схему усред­нения руд. Для внедрения этой схемы аккумулирующий склад был перестроен в усреднительный. Переработка усредненной руды позво­лила повысить извлечение молибдена в концентрат на 1,1%.


2.4 Добыча и переработка забалансовых, потерянных руд и вскрышных пород

На разрабатываемых и отработанных месторождени­ях цветных и черных металлов накопились большие запасы неиспользуемых забалансовых, потерянных руд и вскрыш­ных пород. Эти запасы образовались по различным причинам: из-за пониженного против кондиций содержа­ния металлов (забалансовые руды), сохранения в выра­ботках охранных целиков, старой закладки, обрушенной кровли и маломощных, невыгодных для отработки участ­ков рудных тел (потерянные руды). Отвалы образова­лись за счет поступления в них вскрышных пород с приконтактовых зон месторождений с небольшим содержа­нием металлов. Экономичная переработка указанных руд и вскрышных пород по стандартным технологическим схемам в большинстве случаев невозможна.

В связи со снижением содержания металлов на многих месторождениях и резким возрастанием потребно­стей промышленности всех стран в цветных металлах постоянно изыскиваются и разрабатываются новые спосо­бы для добычи и переработки забалансовых руд, извле­чения металлов из потерянных руд и вскрышных пород.

Наиболее распространенными на практике методами являются добыча забалансовых руд с последующей кон­центрацией в тяжелых средах, гидрометаллургическое извлечение металлов из руд на месте залегания (под­земное выщелачивание) и гидрометаллургическое извле­чение металлов из руд и вскрышных пород, находящих­ся в отвалах на поверхности (кучное выщелачивание).

Забалансовые руды, признанные ранее некондицион­ными из-за низкого содержания в них полезных компо­нентов, могут быть извлечены из недр впоследствии обычными способами разработки, если кондиции на по­добные руды будут пересмотрены в сторону снижения. Это, разумеется, может быть сделано только при нали­чии соответствующих горно-геологических условий зале­гания этих руд.

Пересмотр кондиции может быть осуществлен, преж­де всего, на те руды, для которых технически возможно и экономически целесообразно предварительное отделе­ние пустых пород в тяжелых средах в голове процесса обогащения. Примером эффективности предварительной концентрации руд в тяжелых средах служит практика работы Зыряновского свинцового комбината. Технология обогащения руд в тяжелых средах на этом предприятии позволила добывать открытым способом и эффективно перерабатывать значительные количества забалансовых руд, дополнительно извлекая из руд свинец, цинк, медь и золото. При этом Получены и другие технико-экономи­ческие результаты: повысилось извлечение металлов при обогащении тяжелой фракции руды на переделе флота­ции, продлен срок рентабельного существования пред­приятия.

При благоприятных горно-геологических условиях по­терянные руды также могут быть добыты обычными гор­ными работами из охранных целиков, зон обрушения и закладочных камер, если содержание в них металлов позволяет осуществить их рентабельную добычу и после­дующую переработку. Чаще всего такие возможности ограничены; и для извлечения металлов из потерянных руд используют метод подземного выщелачивания.

Подземное выщелачивание применяют в США. Подготовки рудных тел к выщелачиванию на месте их за­легания содержащих медь, свинец, цинк и уран. Основным способом подготовки рудного тела является создание в нем системы скважин, по которым подают выщелачивающий ра­створ. Обогащенный металлом раствор откачивают на поверхность для извлечения из него ценных компонентов. Данный способ исклю­чает выемку горной массы и связанные с этим затраты.

Обычно дробление руды на месте залегания рудного тела про­изводят путем взрыва. Конструкция заряда должна соответство­вать физико-механическим свойствам руды и вмещающих пород, что­бы дробление на всех участках рудного тела было одинаковым. Вид ВВ выбирают в зависимости от их мощности, водоустойчиво­сти и стоимости. Расход ВВ колеблется в пределах 0,6-2,4 кг/м³. Используют два вида зарядов: скважинные и камерные. В скважинном заряде ВВ распределяются лучше, и упрощается схема взры­вания, но он более дорогой.

Для повышения эффективности процесса применяют также гид­равлическое дробление руды выщелачивающим раствором, подавае­мым в скважины под большим давлением. Для получения оптималь­ного дробления учитывают характер трещин, геологию участка, фи­зико-химические свойства пород и их химический состав. При гид­равлическом дроблении используют усилие растяжения, при котором энергии расходуется меньше, чем при усилии сжатия или среза.

При создании системы подземно­го выщелачивания следует учитывать возможность нарушения и сдвига пород, а также загрязнение грунтовых вод, и что эти недо­статки в некоторых случаях сводят на нет преимущества, получае­мые от этого способа добычи металлов.

Ниже приведены два примера подземного выщелачивания в США. Па руднике «Биг Майк» (штат Невада) в бортах и на дне карьера осталось 430 тыс. т смешанной сульфидно-окисленной мед­ной руды. Опытами было установлено, что 70%-ное извлечение меди может быть достигнуто путем выщелачивания сернокислым ра­створом с рН-2 при сравнительно небольшом расходе кислоты. Для отбойки руды пробурили 6,3 км скважин диаметром 146, 229 и 251 мм. Для дробления 540 тыс. т горной массы было израсходова­но 180 т различных ВВ, в том числе и водонаполненных. В борту карьера на раздробленной руде сделали четыре бермы и проложили по ним распределительные полихлорвиниловые шланги диаметром 50 мм с укрупненными на них насадками. По шлангам подавали кислый раствор в количестве 760 л/мин, с рН = 1,6:2,0.

Просачиваясь по трещинам в раздробленной руде, раствор вы­щелачивал медь и самотеком поступал в собирающие выработки, расположенные в нижней части карьера (рисунок 1). У бортов карьера, в местах возможной утечки пробурили несколько контрольных сква­жин, с помощью которых определили, что потерь раствора и загряз­нения грунтовых вод не происходит. Обогащенный медью раствор (2 г/л) откачивали через эксплуатационную скважину, пройденную в дне карьера на глубину 54 м.

На руднике «Олд Релайбл» (штат Аризона) медь также добы­вают подземным выщелачиванием. Рудный штокверк диаметром 122 м с глубиной залегания до 150 м имел запасы 4 млн. т руды с содержанием меди 0,8%. Для дробления руды массовым взрывом на трех горизонтах было пройдено 2250 пог. м минных выработок сечением 1,8X1,8м и заряжено 1,8 тыс. т аммиачной селитры.





1 – система разбрызгивания; 2 – эксплуатационная скважина; 3 – камеры-отстойники; 4 – зумпф; 5 – емкость для сер­ной кислоты; 6 – вспомогательный насос; 7 – бассейн для выщелачивающего раствора


Рисунок 1 – Схема подземного выщелачивания па руднике «Биг Майк»


При взрыве было отбито 3,6 млн. т руды и 1,9 тыс. т пустой породы. Расход ВВ при этом составил 330 г/т. Нарушение поверхности бы­ло минимальным, горная масса раздробилась на куски со средним размером 250 мм. В течение двух лет, с 1972 по 1974 г., добычу меди довели до 226 т. в месяц. В течение пяти лет должно быть до­быто 13600 т. меди при извлечении 50%. Капиталовложения соста­вили 2 млн. долл. Себестоимость металла на 30-50% ниже, чем на обычном руднике.

В цветной металлургии ведутся широкие исследова­ния по извлечению меди из забалансовых, потерянных руд и вскрышных пород. Проведено обследование десят­ков горных предприятий с целью выявления возможно­сти организации подземного и кучного выщелачивания подобных руд. Выполнены лабораторные и опытно-про­мышленные работы по определению режимов выщелачи­вания, расхода серной кислоты и других материалов. Разработаны методы экстракционного извлечения ме­талла из растворов.

В настоящее время строятся и действуют несколько опытных, опытно-промышленных и промышленных уста­новок для извлечения меди из руд методом кучного и подземного выщелачивания. Установки работают на руд­никах Восточно-Казахстанского медно-химического, Медногорского медно-серного, Балхашского и Алмалыкского горно-металлургических комбинатов.

На Коунрадском руднике в настоящее время действует опытно-промышленная установка кучного выщелачивания забалансовых руд, построенная на основе результатов исследований Унипромеди. Отвал состоит из медной окисленной руды следующего состава, %: 1,46 Fe; 0,17 S; 76,32 SiO₂; 11,86 А1₂О₃; 0,17 СаО; 0,13 MgO; 0,002 Zn; 0,001 Pb. Медные минералы представлены на 76% окислами, на 13%-вторичными сульфидами, на 10,6% – первичными сульфидами и 0,4% составляют сульфаты. Максимальный размер кусков руды в отвале – в пределах 0,6-1 м. Отвал имеет уклон 1°.




1 – отвал; 2 – оросительные прудки; 3 – трубопровод-коллектор диаметром 225 мм; 4 – скважины; 5 – задвижки; 6 – дренажная канава; 7 – насос; 8 – трубопровод диаметром 225 мм; 9 – прудок-отстойник емкостью 3000 м3; 10 – трубопровод диаметром 110 мм; 13, 14 – насосы; 15 – край-балка грузоподъемностью 2,5 т; 16 – цементатор производительностью 88 м3; 17 – сгуститель; 18 – желоб для слива осветленных растворов; 19 – насос; 20 – площадка для сушки цементной меди; 21 – желоб для стока растворов; 22 – прудок для хвостов емкостью 2500 м3; 23 – трубопровод диаметром 150 мм; 24, 25 – насосы; 26 – кислотопровод; 27 – кислотохранилище объемом 30 м3; 28 – бассеин поселка Коунрад


Рисунок 2 – Аппаратурно-технологическая схема кучного

выщелачивания на Коунрадском руднике

Для сбора растворов, вытекающих из-под отвала, с обеих сторон его пройдены дренажные канавы глубиной 1-1,5 м. На поверхности отвала имеется 12 оросительных прудков глубиной от 0,5 до 0,7 м, площадью по 250-270 м². Аппаратурно-технологическая схема кучного выщелачивания показана на рисунке 2.

Приготовление орошающих растворов и их подкисленис серной кислотой производят в камере смешивания с помощью перекачивающего насоса, подающего часть растворов на рециркуляцию. Приготовленные растворы поступают по полиэтиленовым трубопроводам на поверхность отвала и распределяются по прудкам. Вытекающие из-под отвала медьсодержащие растворы собираются у кольцевой дамбы, откуда направляются на цементацию.

Цементацию осуществляют в барабанном цементаторе обезлуженным железным скрапом. Отстаивание цементной меди производят в сгустителе. Сгущенный продукт подвергают естественной сушке на асфальтированной площадке. Пробное выщелачивание ведут при содержании 5 г/л H₂SO₄ в орошающих растворах, плотности орошения 40 л/т, паузе в орошении 4 сут. В результате получают растворы с содержанием до 2,5 г/л Сu.

Результаты замачивания отвала водой и пробное выщелачивание свидетельствуют об отсутствии заметных потерь меди с растворами через грунт, что создает предпосылки для организации промышленного кучного выщелачивания забалансовых руд без перевалки их на специально подготовленные основания.

В меньшей степени готовности находятся исследовательские работы по подземному выщелачиванию медных руд, потерянных при разработке месторождений. Пока не найдено эффективных способов подготовки рудных тел к выщелачиванию для конкретных объектов, не установлена экономическая эффективность этой технологии и ряд других факторов.

Накопленный опыт позволяет сделать вывод о необходимости всемерного развития кучного выщелачивания забалансовых руд и вскрышных пород. Для решения вопроса о внедрении подземного выщелачивания медных руд требуется продолжение опытных работ в конкретных условиях того или иного месторождения.


3 Комплексная переработка руд на обогатительных

фабриках


Обогащение руд – основное звено в технологи переработки минерального сырья. Этот передел в значительной мере определяет комплексность использования сырья и технико-экономические показателя производства в целом по цветной металлургии. Металлы и другие ценные компоненты, которые не были извлечены из руд в процессе обогащения и остались в отвальных хвостах, по существу не будут использоваться долгие годы и обычно являются безвозвратными потерями.

На подготовку и обогащение руд затрачиваются огромные средства. Показатели извлечения металлов в металлургическом производстве в основном определяются качеством концентратов, вырабатываемых на обогатительных фабриках. Поэтому совершенствование техники и технологии обогащения руд является важнейшим звеном в повышении технического уровня цветной металлургии.

Комплексное использование рудного сырья на обогатительных фабриках будет улучшаться за счет совершенствования техники, технологии, организации производства и подготовки, руд с целью получения максимального прямого извлечения основных компонентов рудного сырья в готовую продукцию; внедрения технологических схем для извлечения из руд сопутствующих ценных компонентов; создания новых способов до извлечения металлов и других ценных составляющих из хвостов от обогащения руд; изыскания методов снижения потерь металлов с производственными растворами и сточными водами.

Совершенствование обогатительных процессов находится в прямой зависимости от создания тесной органической связи работы горных цехов и обогатительной фабрики, регламентированной соответствующими указаниями Министерства индустрии и торговли РК. Эти указания предусматривают детальное изучение вещественного состава руд на всех участках разрабатываемого месторождения; технологическое опробование руд; составление плана горных работ, обеспечивающих добычу руд нужного качества, и подготовку руд к обогащению.


3.1 Характеристика руд цветных и редких металлов

В настоящее время свыше 95% всех добываемых руд подвергают обогащению. Из них более 90% обогащают методом флотации. Небольшую часть руд направляют на металлургическую переработку. Независимо от того, обогащаются ли руды или поступают непосредственно на металлургические заводы, их химический и минералогический состав, физическое состояние оказывают большое влияние на полноту и комплексность извлечения ценных компонентов при последующей переработке. Ниже дается характеристика основных руд цветных и редких металлов.