CC BY
39
Панкратьева К. А., Зубкова О. С.
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА САПОНИТОВЫХ РУД ЛОМОНОСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛМАЗОВ
Зубкова Ольга Сергеевна, кандидат технических наук, Факультет переработки минерального сырья; e-mail: [email protected]
Панкратьева Ксения Алексеевна бакалавр 2 курса обучения, Факультет переработки минерального сырья; e-mail: [email protected]
Санкт-Петербургский Горный Университет, Санкт-Петербург, Россия.
В данной статье затрагивается переработка сапонитовой пульпы как глинистой основой для получения технических растворов. Рассматривается перспективность использования сапонитовой глины для буровых растворов.
Ключевые слова: хвостохранилища, пульпа, сапонит, буровые растворы
COMPLEX PROCESSING OF SAPONITE ORE OF THE LOMONOSOVSKY DIAMOND DEPOSIT
Zubkova Olga Sergeevna, Pankratieva Ksenia Alekseevna Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia.
This article deals with the processing of saponite pulp as a clay base for the production of technical solutions. The perspective of using saponite clay for drilling fluids is considered. Key words: tailings, slurry, saponite, drilling fluids
Предприятие ПАО «Севералмаз» занимается разработкой месторождения алмазов на европейском севере России с 2005 года. Предприятие находится в отдаленном регионе, окруженном заповедными зонами, со слабой инфраструктурой. Содержание алмазов на месторождении составляет 0,000042% составляет минерал алмаз в 1 тонне руды, таким образом, предприятие производит по 99,000058 % сапонитовых отходов на каждую тонну обработанной руды, которые сбрасываются в хвостохранилище в виде пульпы.
Для обогащения алмазов обогатительной фабрике в среднем необходимо 2600 м3/ч свежей воды с нормативом твёрдого - 0,5 г/л, но из-за физико-химических и минералогических
особенностей минерала сапонита (содержание которого в руде жерловой части достигает - 90% [1] и в отходах хвостохранилища - 30%). Структура минерала имеет отрицательно заряженные внешние узлы в слоях, что обуславливает хорошие сорбционные свойства, которые выражаются в большом содержании щелочно-земельных металлов в межслоевом пространстве, не позволяет достичь заданной нормы. Содержание твёрдого в оборотной воде после естественного отстаивания в чаше хвостохранилища и оборотная вода подаётся, особенно в зимний период, с содержанием твёрдого Таблица 1. Сравнительная характеристика глинистых
150-200 г/л, что существенно снижает эффективность извлечения алмазов.
Следовательно, нужны технологии утилизации складируемой пульпы и сгущения твёрдого в оборотной воде минеральными коагулянтами с последующей реализацией сгущённого продукта в качестве товарного продукта, т.е. переходить на комплексную переработку сапонитовой руды [2].
По проведённым исследованиям по выявлению минерального и химических составов пульпы, поступающей на хвостохранилище основную минеральную составляющую составляют следующие минералы: доломит - 20 масс. %, каолинит - 22 масс. %, сапонит - 45 масс. %, бейделлит - 14 масс. %.
Согласно химическому анализу в составе взвесей превалирующее большинство оксидов составляет масс. %: SiO2 - 54; М§0 - 26; Бе20з - 8; АЪОз - 6; СаО - 3.
По полученным результатам можно сделать вывод, что сапонитовую пульпу можно использовать глинистой основой для получения технических растворов. В основном технические растворы, они же буровые растворы, имеют в своей основе бентонитовую глину, сравнительная характеристика двух глинистых основ представлена в Таблице 1.
основ технических растворов
Сапонитовая глина Бентонитовая глина
Состав, группа (Са,№)0,з(М&Ре)з(81,А1)40к>(0Н)2- 4Н2О Является разновидностью обширного семейства бентонитов и относится к группе монтморил-лонитов АЬ^ОюКОНЬ-пЩО Принято называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60-70 % из минералов группы монтмориллонита
Набухание 5,6-6,0% 5,1-5,8%
Удельный вес 2700-3150 кг/ м3 2500 - 2760 кг/м3
Пластичность 28,4% 42%
pH 6,5-7,0 6-9,5
Пластичность заключается в способности глины образовывать при связывании с водой тесто, которое под действием внешней нагрузки может оставаться неизменным после снятия нагрузки. Результатом взаимодействия глины и воды в буровом растворе является увеличение количества воды, объема частиц и давления, что также приводит к разрушению структуры частиц глины. В совокупности именуемые «набуханим глины». [4].
Для подтверждения данного утверждения был проведён ряд опытов по основным показателям буровых растворов. Для исследования была взята сапонитовая пульпа с различным содержанием твёрдого без добавления ингибиторов (холостой опыт), наиболее подходящий для использования в качестве бурового раствора значения холостого опыта представлены в Таблице 2.
Таблица 2. Результаты опытов сапонитовой основы
бурового раствора
Наименование 88 г/л 100 г/л
опыта твёрдого в пульпе твёрдого в пульпе
Плотность 1,055 г/см3 1,06 г/см3
СНС, СНС10 1\2 Па 1\2 Па
Динамическая вязкость 1 Па* с 4 Па*с
Пластическая 4 3
вязкость
Условная 18 с 20 с
вызкость
На основании полученных показателей теоретически можно рекомендовать сапонитовую пульпу, поступающую на хвостохранилище и очищенную от песков в качестве основы бурового раствора.[5]
Одним из основных показателей бурового раствора является СНС - статическое напряжение сдвига. Ода характеризует прочность конструкции и определяет способность промывочной жидкости удерживать частицы разрушенной породы и пузырьки газа во взвешенном состоянии, проникать в трещины и поры горных пород и оставаться там под действием нагрузок [4]. Для увеличения значения СНС в буровой раствор добавляют жидкое стекло в количестве до 3-5% по объему, что значительно увеличивает его вязкость и ограничивает СНС. Поваренная соль также используется для увеличения СНС буровых растворов.[5]
За 2020 год в пруд-отстойник было уложено суммарно 32,83 млн. тонн или 25,58 млн. м3 пульпы.
Стоимость 1 тонны сапонита составляет 6118,89 руб./т, цены посчитаны на основе процентного содержания сапонита в сапонитовой муке (65% содержится в 1 тонне сапонитовой муки стоимостью 3500 гривен). Исходя из расчётов, стоимость сапонита, полученного из пульпы для дальнейшего использования для бурового раствора, будет составлять 6118,89 руб\т. * 32,83 млн. т.
За 2020 год в пруд-отстойник было уложено суммарно 32,83 млн. тонн или 25,58 млн. м3 пульпы. Стоимость 1 тонны сапонита составляет 3465,00 руб./т, цены посчитаны на основе стоимости бентонита, используемого для бурового раствора. Исходя из расчётов, стоимость сапонита, полученного из пульпы для дальнейшего использования для бурового раствора, будет составлять 3465,00 руб\т. * 32,83 млн.т.
Список литературы
1. Вержак, В.В. Сапонит из месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова/ В.Н. Аполлонов, В.В. Вержак, К.В. Гаранин, В.К. Гаранин, Г.П. Кудрявцева, В.Г. Шлыков//Геология и разведка. -2003.- № 3. - С. 64-73.
2. Алексеев, А.И., Зубкова, О.С., Полянский, А.С. Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов. / Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. 2020. Т. 205, №1, -С. 74 - 80. Б01: 10.17213/1560-36442020-1-74-80
3. Шаляпин Д. В., Бакирова А.Д., Двойников М. В. Исследование вязкоупругих составов в качестве жидкости глушения скважин / Тюменский индустриальный университет. 2018. -С. 136-140
4. Облицов А.Ю. Утилизация отходов обогащения алмазоносной руды месторождения имени M B . Ломоносова : дис. ... канд. техн. наук : 25.00.36 / Облицов Антон Юрьевич ; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования национальный минерально-сырьевой университет «Горный». — Санкт-Петербург, 2012. — 162 с.
5. Двойников, М.В. Разработка вязкоупругих систем и технологии изоляции водоносных горизонтов с аномальными пластовыми давлениями при бурении нефтегазовых скважин / М.В.Двойников, В.Н.Кучин, М.Ш.Минцаев// Записки Горного института. 2021. Т. 247. - С. 57-65. Б01:10.31897/РМ1.2021.1.7
