CC BY
43
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 6 «ПРОБЛЕМЫ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ И НЕРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ»
Г.Г. Ломоносов, проф., д.т.н., П.И. Полоник, аспирант
Московский государственный горный университет
ПАСТООБРАЗНЫЕ ЗАКЛАДОЧНЫЕ СМЕСИ! ДОСТОИНСТВА, НЕДОСТАТКИ, ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
Пастообразные закладочные материалы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми пульпообразными материалами в основном за счет более низкого содержания воды и возможности утилизировать хвосты фабрики. Сокращение содержания воды улучшает прочность закладки, ее однородность (минимизируя таким образом расслоение закладочного материала в очистной камере), уменьшает потребление цемента, составляющее от 40% до 60%, относительно первоначального объема, и время выдержки, сокращая тем самым косвенные затраты на возведение опалубки, осушение выработки и очистку ( уменьшится на 80%). Также немаловажна и возможность для частичного либо полного захоронения в подземных выработках отходов перерабатывающих фабрик, сокращая таким образом размер бассейна хвостохранилища и воздействие на окружающую среду, что достигается пренебрежимо малыми объемами просачивающейся воды, благодаря чему имеется очень незначительный риск загрязнения подземных вод.
При всех перечисленных преимуществах применения пастообразных закладочных материалов имеются также и негативные стороны. К ним относятся: высокие капитальные затраты (поршневые насосы, установки по обезвоживанию и т.д.); потенциально высокая стоимость электроэнергии, связанная с обезвоживанием, и высокое давление в трубопроводе; усложненный
контроль и связанная с этим потребность в высоком уровне профессиональной подготовки.
В данной статье мы хотим привести некоторый обобщенный опыт использования пастообразных закладочных материалов на ряде зарубежных рудников (см.табл.1). Основные аспекты, связанные с такого рода опытом, содержатся ниже:
Рудники, использующие пастообразную закладку могут быть подразделены на две категории: 1) те, которые используют для закладки только хвосты ( например рудник Крейтон) и 2) те, которые комбинируют хвосты с крупными частицами, в результате чего получается смесь, похожая на бетон ( например, рудник Гранд).
Не все хвосты могут перекачиваться в пастообразной форме. В целом хвосты с однородным гранулометрическим составом хуже поддаются транспортировке в пастообразной форме, чем хвосты, содержащие частицы различного размера.
Сопротивление потоку при перекачивании пастообразного материала значительно выше, чем сопротивление потоку при транспортировке его самотеком.
Опыт показал, что, если материал транспортируется в пастообразной форме, он должен содержать достаточное количество очень мелких частиц. Основным принципом здесь является наличие в составе пасты 15% частиц размером менее 20 микрон.
1 А В С D Е F G Н I
1 Рудник Плотность пульпы, % Содержание цемента, % Относит. плотность пульпы ХОФ, % Песок, % дпп, % Прочность на сжатие, кПа Содержание РСК цианида в закладке, мг/л
2 Black Mountain Mine (S. Africa) 75 7 2,05 50 50 700 (14 дней)
3 Carolusberg, O’okiep Copper (S.Africa) 75 6 1,2 75 25 650
4 Creighton (Can.) 79 3-4 100 500-750
5 Carson (Can.) 79-80 0 + + 500-750
6 Crund (Germany) 85-88 3 50%(мелкие хв.)+50%(круи-ные хв.) 1500-2000 (28 дней)
7 Hoits (S. Afr.) 80 6 (шлак+известъ+гипс) 78 22 650 (7 дней)
8 Inco (Canada) 78-88 3 + + + 830 (7 дней)
9 Lucky Friday (L.b.A ; 75 6 100 1724 (28 дней)
10 Lupin (Canada) 80 2 2,21 100 150
11 Macassa 75 3 100 100
12 Mine Cook 3 (S.A.) 73 10 1,82-1,85 50 50
13 Sheba (S. Africa) 76 8 400 (28 дней)
14 Tsumeb (S. Afr.) 75 7 1,95 100 830 (28 дней) 290 (7 дней)
15 Western Areas Gold Mine (S.Africa) 83 4,5 % шлака + 0,5 % активатор 1,82-1,86 50 50
16 Джульетта (Russia) 77 3 100 500 (через 7дней) 110
Содержание влаги в пастообразном продукте имеет очень большое влияние на сопротивление потоку. К сожалению, содержание влаги очень тяжело контролировать в целом ряде операций.
В качестве индекса сопротивления потоку используется осадка конуса, определяемая путем испытаний.
Рудники, которые существенным образом полагаются на насосы для распределения пастообразного материала, как правило используют хвосты как среду для транспортировки, содержащую мелкозернистые фракции, добавляя более крупный материал для улучшения характеристик потока.
Опыт добычи на рудниках, использующих пастообразную закладку (например, Гарсон Майн, Чимо Майн, Лу-пин Майн) указывает на то, что какие-либо заметные стоки из подземных выработок отсутствуют.
Пастообразные закладочные материалы транспортируются не в виде пульпы, как традиционно применяемые гидрозакладки, а демонстрируют характеристики течения со структурным ядром, когда перекачиваемая закладка распространяется в виде ядра, которое отделено от стенок трубы тонким смазочным слоем, состоящего из тонких фракций в виде пасты. Вода в пасте гидравлически связана с прослойкой воды между частицами в ядре. Согласно теории, скорость потока со структурным ядром является постоянной по ширине ядра, в то время как наблюдается перепад скорости поперек смазочного слоя до нулевого значения на стенках трубопровода.
Так в Южной Африке проводились исследования, которые показали, что смесь хвостов обогатительной фабрики (ХОФ) и дробленой пустой породы (ДПП) в соотношении 1:1 при плотности пульпы 83% имеет градиент давления, близкий к тому, который имеют чистые хвосты при плотности пульпы 73%. (При этом максимально воз-
можная для перекачки зарегистрированная в ходе испытаний концентрация составила 87,1% при смеси ХОФ:ДПП, равной 1:4). Уменьшение градиента давления происходит за счет уменьшения площади увлажнения крупными частицами; при этом остается больше воды для образования менее плотной среды переноса (относительно общей смеси), которая имеет более низкую вязкость и соответственно более низкий коэффициент трения.
Учитывая производственный опыт и теоретические выкладки следует отметить, что результаты этих исследований не поддаются простому обобщению, поскольку физико-химические аспекты поведения каждого конкретного материала связаны с его происхождением. К тому же, механические свойства закладок могут существенно меняться в зависимости от ряда факторов. Более того, условия, преобладающие в очистной выработке, оказывают значительное влияние на качество закладочного материала. И, наконец, последнее, но не менее важное обстоятельство заключается в отсутствии какой-либо стандартизации экспериментальных процедур, что значительно затрудняет сравнение результатов разных исследований. Поэтому давать какие-либо жесткие рекомендации по используемому составу пастообразного закладочного материала весьма затруднительно. Но, справедливости ради, следует отметить, что рудник, использующий подобную закладку, получит несомненную прибыль от ее применения, и что не менее важно, учитывая ужесточившиеся требования по охране окружающей среды, сможет частично решить экологическую проблему, благодаря, практически, полному отсутствию сброса технической воды из закладочного массива в подземные воды и сокращения размера бассейна хво-стохранилища. В заключение следует рекомендовать рудникам, перед которыми стоит задача о выборе типа закладки, пастообраз-
ный закладочный материал, как весьма перспективный.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Разработка месторождений с закладкой, М.,Мир, 1987;
2. Технико-экономическое обоснование для разработки месторождения “Джульетта”, Омсукчан-ская горногеологическая компания, тома 1, А-6, Дэви Интернэшнл, проект № 1425, июль, 1996.
©Г.Г. Ломоносов, П.И. Полоник
