CC BY
6
7. Jarvie-Eggart M. E. Responsible Mining: Case Studies in Manag-ing Social & Environmental Risks in the Developed World. Englewood, Colorado: Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2015. 804 p.
8. Efficiency gains when using activated mill tailings in underground mining / V. S. Brigida [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 3-4. DOI: 10.1007/s11015-023-01526-z.
9. Parker H. M. Reconciliation principles for the mining industry // Mining Techn. 2012. Vol. 121(3). P. 160-176.
10. Golik V.I., Razorenov Yu.I., Efremenkov A.B. Recycling of metal ore mill tailings // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 682. p. 363-368.
11. Sekisov A. G., Shevchenko Yu.S., Lavrov A. Yu. Prospects for the use of mine leaching in the development of gold deposits. FTPRMPI. 2016. No.1. pp.110-116.
12. Komashchenko V.I., Vasiliev P.V., Maslennikov S.A. Technologies for underground mining of KMA deposits - a reliable raw material base // Proceedings of Tula State University. Earth Sciences. Issue 2. 2016. pp.95-101.
13. Hint Y. Uda-technology: Problems and prospects. The special design and technology Bureau "Disintegrator". Tallinn. "Valgus". 1981. 87 p.
14. Morozov A. A., Yakovlev M. V. Involvement in the processing of off-balance uranium ores formed during the development of the Streltsovsky ore field sites // GIAB. 2016. No. 12. pp. 174-181.
УДК 504.55.054:622(470.6)
К ПЕРСПЕКТИВАМ УТИЛИЗАЦИИ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ РУД
В.И. Голик
Обобщен опыт утилизации хвостов обогащения металлических руд в процессе извлечения из них металлов до необходимого уровня. Выщелачивание металлов из хвостов первичного обогащения и убогого сырья в дезинтеграторе с механохимической активацией процессов позволяет снижать остаточное содержание до уровня, который позволяет утилизировать отходы горного и смежных производств без ограничения.
Ключевые слова: хвосты, руда, выщелачивание, металлы, механохимия, активация, технология, дезинтегратор, товар.
Введение
Использование природных ресурсов становится одной из основ хозяйственной деятельности человека. В России при утилизации в сферу обращения возвращаются не более 10 % отходов переработки добытого минерального металлического сырья [1 - 4].
Рост потребности в металлах, экономические и демографические изменения в мире побуждают искать новые методы удовлетворять потребности в металлах [5 - 8].
Препятствием применения отходов горно-обогатительного производства для изготовления товарной продукции является содержание не извлеченных при переработке руд металлов.
Утилизация отходов является целью исследований по созданию технологий изменения свойств минерального сырья. Активно проходит стадию внедрения технология извлечения оставшихся в хвостах обогащения металлов в дезинтеграторах с комбинированным применением химической и механической энергии.
Методы
Для доказательства эффективности технологий выщелачивания использованы наблюдения, расчеты, лабораторные и промышленные эксперименты, инженерное прогнозирование, экспертная оценка и другие, освоенных при использовании новых технологий с середины прошлого века.
Количественные значения извлечения металлов в раствор при выщелачивании в дезинтеграторе определяются экспериментально и сопоставляются с показателями базового варианта выщелачивания в агитаторах.
Результаты
Выщелачивание металлов из отходов первичной обработки руд осуществляется по схеме рис. 1.
3 4
\ /
Л
5 6
Рис.1. Схема выщелачивания отходов переработки руд в дезинтеграторе: 1 - электродвигатели; 2 - корзина с роторами; 3 - раствор реагента; 4 - хвосты обогащения; 5 - раствор металлов;
6 - вторичные хвосты
1
1
2
Сравнением показателей агитационного выщелачивания с показателями выщелачивания в дезинтеграторе по критерию оценки в виде извлечения металлов [9 - 12] определено, что соотношение жидких и твердых компонентов хвостов и выщелачивающего раствора (Ж:Т) влияет на извлечение металлов не одинаково. При извлечении цинка этот показатель изменяется в меньшей степени, а при извлечении свинца - в большей. Ин-
тенсивность извлечения свинца со временем увеличивается, а извлечение цинка уменьшается.
Выщелачивание металлосодержащего сырья с механохимическая активация в дезинтеграторе по сравнению с агитационным выщелачиванием увеличивает извлечение свинца в 1,4 раза, а цинка в 1,2 раз. Одинаковое извлечение металлов в дезинтеграторе достигается за меньшее на 2 порядка время, чем в агитаторе.
При обработке хвостов обогащения в дезинтеграторе в матрице минералов образуются активные плоскости, а свойства минералов при нагнетании выщелачивающего раствора в образующиеся при деформации частиц трещины изменяются.
Обработка в дезинтеграторе повышает прочность изготовленных на основе выщелоченных хвостов бетонных смесей. При равном количестве инертных заполнителей 1200 кг/м3 и затворяющей воды 350 кг/м3 и тонкости помола 40 % прочность бетона после активации в мельнице и дезинтеграторе различна (табл. 1).
Таблица 1
Прочность бетона на основе^ хвостов в зависимости от активатора
Компоненты смеси, кг/м3 Прочность бетона
Возраст, с.
Цемент Вяжущие хвосты 14 28 90
Активация в шаровой мельнице (тонкость 40 %)
40 400 0,29 0,40 0,65
80 360 0,40 0,62 0,73
120 320 0,85 1,02 1,25
180 260 1,08 1,24 1,60
Активация в дезинтеграторе (тонкость 40 %)
40 400 0,62 0,90 1,19
80 360 0,92 1,22 1,43
120 320 1,22 1,44 1,67
180 260 1,62 1,71 2,13
При соблюдении одинаковых условий опыта прочность твердеющей смеси на основе активированных в дезинтеграторе хвостов обогащения по сравнению с прочностью смеси после активации хвостов в мельнице увеличивается в интервале 30 - 405.
Алгоритм управления свойствами компонентов твердеющих смесей представлен на рис. 2.
Полнота утилизации хвостов выщелачивания руд ограничивается возможностями традиционной технологии и увеличивается до уровня без-отходности при использовании дезинтеграторов.
Выщелачивание металлов с механохимической активацией процесса позволяет минимизировать негативное воздействие на природу, повы-
сить полноту использования добытых из недр руд и улучшить экономику горных и смежных предприятий.
Рис. 2. Схема получения товарных продуктов
Кроме целевого продукта-металлов, товарными продуктами выщелачивания хвостов обогащения является песок, иловая фракция, газ и технические воды [13 -16].
Извлечение металлов выщелачиванием в дезинтеграторе намного превышает извлечение при переработке традиционными технологиями, причем важным отличительным свойством дезинтеграторной технологии является возможность коллективного извлечения содержащихся в хвостах металлов до нужного уровня за счет увеличения циклов обработки.
Выщелачивание металлов из отходов переработки руд в активаторах типа дезинтегратор позволяет практически безотходно утилизировать опасные металлосодержащие отходы в техногенное сырье и оздоровить экосистемы окружающей природной среды.
Исследованию влияния внешних факторов и разработке методов управления процессами оптимизации горного производства посвящены работы [17 - 20].
Выводы
Отходы обогащения руд могут быть утилизированы с извлечением их них металлов до уровня санитарных выщелачиванием с механохимиче-ской активацией процесса в быстроходных мельницах - дезинтеграторах.
Полнота извлечения металлов из хвостов переработки зависит от типа и свойств компонент утилизируемых хвостов обогащения и режима работы дезинтегратора.
Список литературы
1. Практика применения выщелачивания металлов из некондиционного сырья и обходов обогащения руд / Н.Г. Валиев, В.Д. Пропп, Н.И. Аб-рамкин, Д.А. Камболов // Горный информационный аналитический бюллетень. 2023. 12-1. C.17-30.
2. Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е., Дмитрак Ю.В. Ликвидация накопленного экологического ущерба // Устойчивое развитие горных территорий. 2019. Т. 11. № 2. С. 238-248.
3. Probing specific oxides as potential supports for metal/oxide model catalysts: Mgo(111) polar film / G.S. Grigorkina [and others] // Solid State Communications. 2017. Vol. 257. Р. 16-19.
4. Исследование влияния активационной обработки на галитовые отходы обогащения при приготовлении закладочной смеси / Ч.Б. Конгар-Сюрюн, В.В. Фараджов, Ю.С. Тюляева, А.М. Хайрутдинов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 1. С. 43-57. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-43-57.
5. Морозов А. А., Яковлев М. В. Вовлечение в переработку забалансовых урановых руд, образовавшихся при освоении месторождений Стрельцовского рудного поля // ГИАБ. 2016. №12. С. 174-181.
6. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future pro spects // Hydrometallurgy. 2015. Т.157. Р. 306-324.
7. Техногенные минеральные образования: проблемы перехода к циркулярной экономике / М.Н. Игнатьева, В.В. Юрак, А.В. Душин, В.Е. Стровский // Горные науки и технологии. 2021. 6(2):73-89. https: doi.org/10.17073/2500-0632-2021-2-73-89.
8. Prospects for return of valuable components lost in tailings of light metals ore processing / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 1-2. Р. 96-103. DOI: 10.1007/s11015-023-01493-5.
9. Efficiency gains when using activated mill tailings in underground mining / V. S. Brigida [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 3-4. DOI: 10.1007/s 11015-023-01526-z.
10. Technology for nonwaste recovery of tailings of the mizur mining and processing plant / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 66. Nos. 11-12. P. 1476-1480. DOI: 10.1007/s11015-023-01462-y.
11. Секисов А. Г., Шевченко Ю. С., Лавров А. Ю. Перспективы использования шахтного выщелачивания при разработке золоторудных месторождений // ФТПРРМПИ. 2016. №1. С.110-116.
12. Ляшенко В.И., Франчук В.П., Кислый Б.П. Модернизация технико-технологического комплекса уранодобывающего производства // Горный журнал. 2015. №1. С.26-32.
13. Подрезов Д.Р. Задачи совершенствования управления и повышения эффективности функционирования технологических блоков рудника подземного скважинного выщелачивания урана // Горные науки и технологии. 2020. 5(2). С. 131-153.
14. Габараев О.З., Соколова Е.А., Баликоева М.И. Особенности реализации проекта Erasmus+ в горных вузах // Устойчивое развитие горных территорий. 2018. Т. 10. № 1. С. 149-152.
15. Половов Б.Д., Валиев Н.Г., Кокарев К.В. Особенности имитационного анализа уровней геомеханических рисков горнотехнических объектов // Горный журнал. 2016. № 12. С. 8-13.
16. Уральский горный и московский горный: взаимодействие вузов/ А.В. Душин, Н.Г. Валиев, Ю.А. Лагунова, А.Г. Шорин // Горный журнал. 2018. № 4. С. 4-10.
17. Геоэкологическая оценка эффективности защиты окружающей среды и природо - охранительных мероприятий при подземной добыче угля / Н.М. Качурин, Г. В. Стась, С.З. Калаева, Т.В. Корчагина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 3. 2016. С.62-79.
18. Spectral-temporal features of seismic loadings on the basis of strong motion wavelet database / V.B. Zaalishvili, D. Melkov, A.S. Kanukov, B.V. Dzeranov // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 1. Р.1656-1661.
19. Валиев Н.Г., Головырин С.С., Макаров В.В. К вопросу об использовании систем искусственного интеллекта в процедурах аудита современного горного производства (проблематика решения задач современного горного производства с использованием мультиагентных систем) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № S23. С. 134-139.
20. Петров Ю. С., Соколов А. А., Раус Е. В. Математическая модель оценки техногенного ущерба от функционирования горных предприятий // Устойчивое развитие горных территорий. 2019. Т. 11. № 4. С. 554-560.
Голик Владимир Иванович, д-р техн., наук, проф., [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет
TO WARDS THE PROSPECTS OF UTILIZATION OF ORE DRESSING TAILINGS
V.I. Golik
The experience of utilization of tailings of metal ore enrichment in the process of extracting metals from them to the required level is summarized. Leaching of metals from the tailings of primary enrichment and poor raw materials in a disintegrator with mechanical and chemical activation of processes allows reducing the residual content to a level that allows the disposal of waste from mining and related industries without restriction.
Key words: Tailings, ore, leaching, metals, mechanochemistry, activation, technology, disintegrator, commodity.
Golik Vladimir Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
Reference
1. The practice of using metal leaching from nonconditional raw materials and ore dressing bypasses / N.G. Valiev, V.D. Propp, N.I. Abramkin, D.A. Kambolov // Mining information analytical Bulletin. 2023. 12-1. C.17-30.
2. Evdokimov S. I., Gerasimenko T. E., Dmitrak Yu. V. Liquidation of accumulated environmental damage // Sustainable development of mountainous territories. 2019. Vol. 11. No. 2. pp. 238-248.
3. Probing specific oxides as potential supports for metal/oxide mod-el catalysts: Mgo(111) polar film / G.S. Grigorkina [and others] // Solid State Communications. 2017. Vol. 257. pp. 16-19.
4. Investigation of the effect of activation treatment on halite enrichment waste during the preparation of a filling mixture / Ch.B. Kongar-Syuryun, V.V. Faradzhov, Yu.S. Tyulyaeva, A.M. Khairutdinov // Gorny information and analytical bulletin. 2021. No. 1. pp. 43-57. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-43-57.
5. Morozov A. A., Yakovlev M. V. Involvement in the processing of trans-lance uranium ores formed during the development of deposits of the Streltsovsky ore field // GIAB. 2016. No.12. pp. 174-181.
6. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future prospects // Hydrometallurgy. 2015. Vol.157. P. 306-324.
7. Technogenic mineral formations: problems of transition to a circular economy / M.N. Ignatieva, V.V. Yurak, A.V. Dushin, V.E. Strovsky // Mining sciences and technologies. 2021. 6(2):73-89. https: doi.org/10.17073/2500-0632-2021-2-73-89
8. Prospects for the return of valuable components lost in tailings of light metals ore processing / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 1-2. pp. 96-103. DOI: 10.1007/s11015-023-01493-5.
9. Efficiency gains when using activated mill tailings in underground mining / V. S. Brigida [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 3-4. DOI: 10.1007/s11015-023-01526- z.
10. Technology for non-waste recovery of tailings of the mizur mining and processing plant / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 66. Nos. 11-12. P. 14761480. DOI: 10.1007/s11015-023-01462- Y.
11. Sekisov A. G., Shevchenko Y. S., Lavrov A. Y. Prospects for the use of mine leaching in the development of gold deposits // FTPRMPI. 2016. No.1. pp.110-116.
12. Lyashenko V.I., Franchuk V.P., Kislyi B.P. Modernization of the technical and technological complex of uranium mining production // The publishing house "Ore and metals". Mining magazine. 2015. No.1. pp.26-32.
13. Podrezov D.R. Tasks of improving management and increasing the efficiency of the technological blocks of the underground borehole uranium leaching mine // Mining sciences and technologies. 2020. 5(2):131-153.
14. Gabaraev O. Z., Sokolova E. A., Balikoeva M. I. Features of the implementation of the Usmas+ project in mining universities // Sustainable development of mountain territories. 2018. Vol. 10. No. 1. pp. 149-152.
15. Polovov B.D., Valiev N.G., Kokarev K.V. Features of the simulation analysis of the levels of geomechanical risks of mining facilities // Mining Journal. 2016. No. 12. pp.813.
16. Uralsky gorny and Moskovsky gorny: interaction of universities/ A.V. Dushin, N.G. Valiev, Yu.A. Lagunova, A G. Shorin // Gorny journal. 2018. No. 4. pp. 4-10.
17. Geoecological assessment of the effectiveness of environmental protection and nature protection measures in underground coal mining / N.M. Kachurin, G. V. Stas, S.Z. Kalaeva, T. V. Korchagina // The history of Tula State University. Earth Sciences. Issue 3. 2016. pp.62-79.
18. Spectral-temporal features of seismic loadings on the basis of strong motion wavelet database / V.B. Zaalishvili, D. Melkov, A.S. Kanukov, B.V. Dzeranov // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 1. P.1656-1661.
19. Valiev N.G., Golovyrin S.S., Makarov V.V. On the issue of the use of artificial intelligence systems in audit procedures of modern mining production (problems of solving problems of modern mining production using multi-agent systems) // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2017. No. S23. pp. 134-139.
20. Petrov Yu. S., Sokolov A. A., Raus E. V. Mathematical model of assessment of technogenic damage from the functioning of mining enterprises // Sustainable development of mountain territories. 2019. Vol. 11. No. 4. pp. 554-560.
УДК 504.55.054:622(470.6)
ПЕРСПЕКТИВЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ДОБЫЧЕ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
В.И. Голик
Определены причины ослабления сырьевой базы промышленности и актуальность освоения новых технологий добычи металлов. Представлены результаты анализа освоения запасов рудных месторождений в сопоставлении с мировой практикой. Дано обоснование возможности упрочнения минерально-сырьевой базы производства цветных металлов за счет вовлечения в эксплуатацию некондиционного сырья.
Ключевые слова: металл, сырьевая база, технология, запасы, руда, месторождение, сырье, кондиция.
Общечеловеческие процессы современности увеличивают потребности промышленности в металлах и стимулирует поиски новых технологий их производства [1 - 3]. Совершенствование технологий добычи и обогащения руд осуществляется с учетом состояния запасов рудных месторождений.
Состояние сырьевой базы цветной металлургии России характеризуется таблице 1.
Ряд месторождений не разрабатываются по причине отсутствия рентабельных технологий. В хвостах обогащения нередко оказывается до половины содержащихся в рудах металлов (рис. 1) [4 - 6].
