CC BY
102
1. Bialek J., Sokola-Szewiola V., Opalka K.: Badania defoimacji powierzchni terenu w rejonach eksploatacji prowadzonej w warunkach wysokiej aktywnosci sejsmicznej. V konferencja Naukowo-Techniczna. Ochrona Srodowiska na Terenach Görniczych. Szczyrk, 2-4.06.2004.
2. Bialek J., Sokola-Szewiola V., Opalka K.: Ci^gle pomiary przemieszczen punktöw powierzchni terenu w rejonach eksploatacji prowadzonej w warunkach wysokiej aktywnosci sejsmicznej. XI Mi^dzynarodowe Sympozjum „Geotechnika-Geotechnics 2004” Gliwice - Ustron. 2004.
3. Bochenek W., Passia H., Szade A.,
Kawala A., Sobaszek W.: Nowe metody
monitoringu wplywöw eksploatacji gömiczej na wysokie obiekty na powierzchni. VIII Dni Miernictwa Görniczego i Ochrony Terenöw Görniczych. GIG Katowice, Ustron 2005.
4.Jaskowski W., Pielok J.: Wyniki i aktulane
kierunki prac naukowo-badawczych
realizowanych w Zakladzie Geodezji Görniczej AGH. Geodezja, t.9, z 2/1. Kraköw 2003.
5.Jozwik M., Jaskowski W., Korbiel T.: Wyznaczenie parametröw dynamicznych wysokich obiektöw i mostöw z quasi-ci^glych pomiaröw geodezyjnych. Geodezja, t.9, z 2/1. Kraköw 2003.
— Коротко об авторах ------------------------------------
Ян Бялек - доктор технических наук, профессор,
Виолетта Сокола - Шевела - кандидат технических наук, Кжиштоф Опалка - кандидат технических наук,
Силезский политехнический институт в г. Гливице, Польша
-------------------------------------------- © В.В. Руденко, Ю.А. Павлова,
2006
УДК 622.693.25:622.342.13.002.2 В.В. Руденко, Ю.А. Павлова
ВЛИЯНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТОНОСНЫХ ПЕСКОВ НА ПОЛНОТУ И КАЧЕСТВО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИХ ЗАПАСОВ
Семинар № 2
Яепрерывное увеличение объёмов горного производства в течение десятков лет привело к образованию огромной массы отходов в виде отвалов и хвостохранилищ. В настоящее время техногенные месторождения представляют собой значительный резерв пополнения минерально-сырьевой базы. Фактическая доля добычи золота
из техногенных запасов составляет около 30 %. Запасы золота в техногенных отвалах России составляет не менее 18 % от запасов рассыпного золота.
Свыше 50 % техногенных запасов золота сосредоточены в отработках гидромеханизированным способом и 45 % в дражных, в том числе и в остаточно-
целиковым комплексе со-средоточено около 30 % золота.
Одной из основных причин, способствующих образованию техногенных месторождений при разработке россыпей, является отсутствие комплексного подхода к использованию разных технологий и технических средств добычи и обогащения золотоносных песков. Кроме этого необходимо учитывать, что большинству россыпей золота свойственна значительная изменчивость горно-геоло-гических условий разработки отдельных участков. Также необходимо при-нять во внимание то, что разработка россыпей отличается длительным периодом, установленные постоянные кондиции не отражают колебания рыночных цен и уровень затрат, а это, в свою очередь, не может не влиять на полноту и качество извлечения золота при добыче.
Традиционным способом разра-
ботки техногенных месторождений, также как и при разработке природ-ных россыпей, является дражный. Дражный способ включает в себя горнообогатительный комплекс, одновременно производящий разработку горной массы, её транспортирование к обогатительным агрегатам, обогащение и укладку хвостов обогащения в отвалы.
Основными преимуществами дражного способа являются: высокая производительность, законченность цикла работ, поточность технологий и возможность централизации управле-ния.
В свою очередь к главным недостаткам способа можно отнести: гро-
моздкость и большую стоимость оборудования, трудоёмкость его перевозок и монтажа. Очевидно, что для организации дражной разработки необходимы очень большие первоначальные затраты (капиталовложения). Чтобы обеспечить погашение этих затрат, нужны месторо-
ждения обеспе-чивающие достаточно продолжительную работу драги. Техногенные месторождения таковыми не являются. Также существенными недостатками являются отсутствие контроля за полнотой выемки запасов золотоносных песков, так как он осуществляется косвенным способом и не может быть достоверен. Потери остаются в почве забоя, в бортах выработки, в межходо-вых и межшаговых целиках, в просыпях из черпаков и т. д.
На выбор оборудования и техно-логий схемы обогащения золотоносных песков влияют следующие факторы:
• промывистость песков и категория их обогатимости;
• минералогический состав пес-ков;
• содержание тяжелых минералов и золотин;
• гранулометрический состав зо-лотин, песков, торфов, выход валу-нов и шламов;
• необходимое количество потребляемой технологической воды.
В основу конструкций приборов, используемых для промывки и обогащения песков, положен гравитационный способ обогащения золотосодержащих песков в потоке воды на шлюзовых обогатительных установках. При использовании подобных приборов величина потерь золота зависит от крупности золотин. Минимальные потери золота достигаются при равномерном распределении пес-ков и воды по секциям шлюза.
Анализ вышеизложенных недостатков и преимуществ дражного способа при разработке россыпных месторождений, позволил установить основ-ные показатели, влияющие на обра-зование техногенных месторожде-ний (рис. 1).
Известно, что повторный проход драги по ранее разрабатывавшемуся этой же драгой разрезу иногда позволяет намывать до 50 % и более первоначаль-
ной добычи. В этом показателе суммированы все потери - эксплуатационные и технологические. Технологических потерь в большей степени можно избежать, если обеспечить полное соответствие схемы обогащения и режима работы обогатительных аппаратов характеристике промываемой горной массы и установить жесткий контроль за исполнением этого режима. Именно из-за несоблюдения этих требований технологические потери могут превышать допустимые. Но не смотря на соблюдения всех режимов и правил, есть золото, которое будет уходить в потери и для которого необходимы более совершенные технологии.
Так же как и при разработке природных россыпей, эксплуатационные потери в процессе разработки техногенных россыпей складываются из недоработок в бортах и почве забоя, потерь в межходовых и межшаговых целиках, потерь из-за просыпей породы из
черпаков, из-за осыпей породы в самом забое.
Очень значительными могут быть потери в плотике, когда последний имеет неровности, пустоты. В извест-ковых плотиках могут появляться карстовые пустоты, достигающие значи-тельных размеров. Выбрать полнос-тью пески драгой из таких пустот не-возможно. Чтобы избежать больших потерь, особое внимание должно быть всегда обращено на соответствие принятых параметров и самой системы разработки характеристике разраба-тываемой россыпи.
Поскольку для предотвращения технологических потерь основное зна-чение имеет правильный режим работы, то очень полезной может быть автоматизация управления технологическими процессами.
Разубоживание при дражных работах происходит, главным образом,
Техногенное месторождение
I
і 1
і і
^ і
іі с £
Целиковые
Т
Отвальные
т
Уровни недропользования
Недоработанные
участки;
целики:
межшаговые;
межхоловые;
барьерные;
водоудерживающие;
охранные.
<и
«<3 X
О I г
Драга п о 8
Вскрышные отвалы; галеэфельные отвалы; гидроотвалы; хвостохранилища; заиленые площади.
Г рохочение; переработка на шлюзах; переработка на концентрационных столах.
Потери и разубоживание золотоносных песков при ндропользовании
Добыча
Обогащение
Потери Разубоживание Потери и разубоживание
В межшаговых и межходовых целиках; в бортах россыпи и разреза при развороте драги; при неполной зачистке плотика; при просыпании в рамную прорезь; технологические(в гале и эфелях при промывке
т
При зачистке плотика; в результате прирезки бортовых откосов;
торфами предохранительной «рубашки»; торфами из бортов полигона до их откосов; при отработке межходовых целиков; при переработке дражных отвалов.
X
Потери тонкого и мелкого золота; технологические потери: несовершенство принятого режима обогащения или его несоответствие пескам; несоответствие технологической схемы; накопление глинистого материала в процессе оборотного водоснабжения; недостатки в цепи обогащения; излишняя обводненность песков; излишнее количество воды, подаваемой на промывку; прерывистость подачи воды; плохое состояние шлюзов и покрытий.
Инновационные технологии и оборудование извлечения золота из техногенных россыпей
Технологии
Дражная технология (модульная драга, модульные промывочные комплексы)
Технология разработки техногенных россыпей земснарядом
Угольно-маслянная технология извлечения тонкого золота из техногенного сырья
Оборудование -------г;. _
Магнитные сепараторы; магнитно - жидкостные сепараторы; спирально - пластинчатые концентраторы; концентраторы «Бегущая волна»; центробежно - вибрационные концентраторы; магнитно - флокуляционные концентраторы; центробежные концентраторы; концентрационные столы, гидрогрохоты и Т.Д.
Безотходная технология извлечения полезных компонентов из техногенных россыпей
Рис. 2. Применение инновационных технологий
Рис. 1. Структурная схема образования техногенных месторождений
в результате зачистки плотика, прирезки бортовых откосов, торфами предохранительной «рубашки», отработки меж-ходовых целиков и т. п.
Можно считать, что в настоящее время повышенные потери песков и полезного ископаемого являются основным недостатком дражной разработки. Также очевидно, что традиционный дражный способ является очень дорогим и не всегда эффективным при разработке техногенных месторождений.
Техногенные россыпи в зависимости от характера происхождения делятся на целиковые и отвальные. Большой интерес представляют отвальные техногенные месторождения. Рассмотрим кратко эти месторождения и распределение золота в них:
• Эфельные отвалы — достаточ-но изучены и представляют значительный интерес для разработки. Содержание золота в них колеблется в широких пределах, тяготея к интервалам значений 150— 400 мг/м3. Нередки случаи обнаружения небольших самородков.
• Галечные отвалы — изучены в меньшей степени. Редко удается выявить золото в таких отвалах. Лишь опробованием устанавливается крайне неравномерное распределение металла и присутствие его в незначительных количествах от 0,06 до 0,28 г/м3.
• Смешанные типы отвалов — представляют собой в одних случаях перемешанные пески и породы вскрыши, в других перебуторенные отвалы с бортовыми целиками или выемочные грунты из зумпфов. Доля подобных отвалов в общем объеме незначительна. Содержания золота в отвалах смешанного типа варьируются от 0,02 до 0,8 г/м3, не редко превышая 1 г/м3.
• Хвосты ШОУ «Черные шлихи» -к ним относятся не только хвосты ШОУ,
но и хвосты первичной отра-ботки шлиха на участке.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что большая часть золота в техногенных месторождениях труд-но извлекаемая, крупность его в основном
0,2 мм, форма чешуйчатая и пластинчатая. Часть золота амальгамирована или связана с сульфидами, кварцем, гидроокислами железа. Поверхность золотин глубоко координирована, имеются микропустоты выщелачивания. Такое золото традиционными методами извлекается не эффективно. Обогащать пески с тонким и мелким золотом экономически выгодно и возможно только с помощью принципиально новых технологий и аппаратов. А их совершенствование должно осуществляться как на стадии первичного обогащения, так и на стадии доводки концентратов.
Подробно рассмотрев и произведя анализ вышеизложенного материала можно сделать следующий вывод: данная проблема очень актуальна и требует решения с использованием инновационных технологий, произведенные анализ и оценка которых, позволили наглядно представить их на рис. 2. Перспективными технологиями, на сегодняшний день, являются:
1. Технология разработки техно-
генных россыпей с использованием драги 50Д с модификациями. Драга разработана для отработки техногенных и обводненных россыпей с относительно небольшими запасами. Отличительными особенностями от традиционной драги, являются: максимально упро-
щенная и облегченная конструкция; легко монтируемая блочная конструкция для быстрой переустановки на другое месторождение; шлюзовое и отсадочное оборудование обогатительного узла; вариант энергоснабжения от дизельгене-ратора; относительно небольшие затра-
ты на приобретение и монтаж; простота в обслуживании и ремонте.
2. Технология разработки техногенных россыпей с использованием модульных промывочных комплексов. Комплексы предназначены для извлечения тонкого и мелкого золота и самородков. Извлечение золота при использовании комплексов возрастает до 90-95 %, также комплексы отличаются малыми показателями расхода электроэнергии, материалов, технологической воды и требуют небольших капиталовложений.
3. Технология разработки техногенных россыпей с использованием земснаряда. Она предназначена для освоения пойменных техногенных россыпей. Экономические расчеты показали, что земснарядный способ может конкурировать с дражным за счет уменьшения капитальных вложений, эксплуатационных расходов и более высокой производительности добычного и обогатительного оборудования.
4. Угольно-маслянная технология. Основана на способности углеродно-углеводородной среды образовывать пористые агломераты и концентрировать из рудной пульпы частицы золота, обладающие природной олеофильно-стью поверхности. Нагру-женная золотом угольно-маслянная среда выводится из процесса для отделения золота. Процесс золото — угольно — масляной агломерации высокоселективен, способен извлекать золотые частицы размером от 5 до 400 мкм, что делает его применимым для сырья с широким диапазоном вкрапленности ценного компонента. Определяющим фактором показателей процесса является полнота вскрытия золота и чистого его поверхности. При этом извлечение золота из эфелей 91-98 %, из продуктов обогащения ОФ и ШОУ 60-91 %. В сравнении с традици-
онными технологиями извлечения золота, процесс угольно-масляной агломерации имеет ряд существенных преимуществ: по технологическим показателям извлечения свободного тонкого золота он может составить реальную альтернативу процессам амальгамации, гра-виитации и цианирования; конечный продукт не требует сложных схем переработки; процесс экологически безвреден; отличается высокой скоростью и низкими капитальными и эксплуатационными затратами.
5. Безотходная технология извлечения полезных компонентов из техногенных россыпей. Ее назначение — извлечение полезных компонентов из отходов золотодобычи прежних лет, зараженных техногенной ртутью. Проект предполагает создание технологической схемы переработки техногенных россыпей, исключающей использование таких токсичных реагентов как ртуть и цианистый натрий. В качестве реагента для извлечения золота и серебра из сырья предусмотрено использование тиомоче-вины. Данная технология позволяет значительно увеличить извлечение золота при минимальных затратах.
Известно, что каждое месторождение, а тем более техногенное, уникально по своему строению и требует индивидуального подхода, рассмотрим возможные варианты комплексного подхода:
1. На первой стадии месторождение отрабатывается драгой 50Д с модификациями, далее устанавливается модульный промывочный комплекс, что позволяет более полно и качественно промыть пески повторно и доизвлечь не извлеченные драгой полезные компоненты.
2. На первом этапе месторождение разрабатывается земснарядом, а на втором этапе, также как и в первом ва-
рианте, устанавливается модульный промывочный комплекс, что позволяет, как и в первом варианте, доизвлечь не извлеченное.
3. Вначале для разработки используется одна из первых трех, выше указанных технологий (выбор технологии зависит от горно-геологических условий месторождения), а для доизвлече-ния золота из образовавшихся отходов возможно применение одной из двух технологий: угольно-маслян-ной или
безотходной.
Предложенные варианты, представленные на рис. 3, позволяют повысить извлечение нестандартного золота (в среднем оно составляет 85-90 %). Так же для повышения процента извлечения такого золота следует использовать более совершенное оборудование: концентраторы, сепараторы, концентрационные столы и т. д.
Принцип действия центробежного концентратора заключается в принудительном разделении обрабатываемого материала на две фракции: «тяжелую» и «легкую» в центробежном поле. Технология предназначена для месторождений с большим содержанием полезного компонента, только в этом случае все затраты на ее внедрение окупаются.
Концентратор «Бегущая волна», созданный Центральным научноисследовательским геологоразведочным институтом цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ), предназначен для: обработки мало- и среднеобъемных геологоразведочных проб золотосодержащих песков; кор выветривания и техногенных материалов; доводка концентратов полученных из руд и россыпей на шлюзах; отсадочных машинах центробежных концентраторах. Эффектив-
ность извлечения золота, в т. ч. мелкого и тонкого, обеспечивается за счет переменных центробежных и гравитационных сил.
В ОАО «Грант» созданы три модели центробежно-вибрационных концен-
траторов (ЦВК). Они предназначены для высококачественного гравитационного обогащения мелкозернистого материала (песков или измельченных руд), содержащего свободное золото, как при геологоразведке, так и при промышленном извлечении мелких и тонких фракций благородных металлов на стадии доводки черновых концентратов на обогатительных фабриках и шлихообогатительных управлениях, в старательских артелях. В отличие от лучших отечественных и зарубежных образцов того же типоразмера концентраторы ЦВК имеют более высокие технико-эконо-мические показатели и более низкие цены.
Спирально-пластинчатый концен-
тратор был разработан для извлече-ния мелкого и тонкого золота из техногенных и целиковых россыпных месторождений.
Магнитно-флокуляционный концентратор. Промышленная модель данного концентратора спроектирована СКВ НТЦ МГГУ. КПМФ-1 представляет собой двухсторонний шлюз с четырьмя магнитными системами в виде полуцилиндров, вращающихся на осях в ячейках из немагнитной стали. КПМФ-2 имеет упрощенную конструкцию, разработанную по принципу модуля. Один модуль КПМФ-2 составляет четвертую часть КПМФ-1, но в отличие от него имеет неподвижный корпус. Конструктивной особенностью концентратора КПМФ-3 является плоская маг-
Модульные промывочные комплексы
Угольно-маслянная технология извлечения тонкого золота из техногенного сырья
Безотходная технология извлечения полезных компонентов из техногенных россыпей
- Угольно-маслянная технология извлечения тонкого золота из техногенного сырья
Безотходная технология извлечения полезных компонентов из техногенных россыпей
Рис. 3. Варианты комплексного подхода при использовании инновационных технологий
нитная система с полюсами чередующейся полярности по длине концентратора. В конструкции КПМФ-4Л реализована идея непрерывной разгрузки накапливающегося шлиха. Концентратор КПМФ-5 представляет собой короткий шлюз.
Сепараторы в свою очередь делятся на магнитный и магнитно-жид-
костный. В свою очередь модели магнитных сепараторов делятся на: сухой магнитный сепаратор на электромагнитах с регулируемым полем; мокрый магнитный роторный сепаратор; мокрый магнитный барабанный сепаратор. Модели магнитно-жидкостного сепаратора подразделяются на: магнитно-
жидкостный сепаратор на постоянных
магнитах; магнитно-жид-костный сепаратор на электромагнитах.
Одной из принципиально новых технологий является магнитно-жид-
костная сепарация (МЖС), использование которой позволяет выделить из шлихов свободное золото в виде лигатуры. В последнее время вместо амольга-мации и отдувки все чаще используют процессы извлечения свободного золота с помощью магнитно-жидкостных сепараторов. По аналогии с гравитационным обогащением, процесс МЖС часто называют сепарацией в псевдоутяжелен-ных средах. В большинстве МЖ се-
параторов, созданных в последние годы, источником магнитного поля являются посторонние магниты. Это делает сепараторы экономичными по расходу энергии, компактными, легкими и сравнительно дешевыми.
Высокие показатели доводки черновых концентратов были достигнуты в ходе испытаний импортного оборудования, концентрационных столов Оешеш и доводочной установки ОоЫ^оп. Основные его отличия от известных конструкций состоят в устройстве деки и организации движения материала по ее поверхности. Вместо привычных рифлей в виде выступов и порожков на двусторонней деке стола Оешеш для улавливания и концентрирования тяжелых минералов применены рифли - канавки, которые располагаются под определенным углом к продольной оси стола, а вдоль этой оси по каждой полудеке, со стороны подачи смывной воды, проходит так называемая «золотая рифля», предназначенная для улавливания свободных золотин. Фирма МТЬ выпускает три модели стола, отличающиеся производительностью: модель №60 - 30 кг/ч; №250 - 120 кг/ч; №1000 - 450 кг/ч по твердому питанию. Стол предназначен
для обогащения грубых золотых концентратов с крупностью зерна менее 1,0 мм. Испытания проводили в лабораторных условиях, максимальная нагрузка одного опыта 40 кг. При обогащении бедных продуктов, содержащих 0,01 % золота, в одну операцию удается повысить концентрацию золота в 240 раз при извлечении 95,3 %.
Установка ОоЫ^оп разработана и производится американской фирмой ОоЫПеЫ. Самое важное отличие ее от других доводочных установок состоит в том, что в едином комплексе одновременно обогащает и крупный и мелкий материал. Это компактная комплексная система, состоящая из приемного бункера, шнекового пита-теля, двухдечного грохота, шлюза и двухдечного концентрационного стола, такое оборудование может быть использовано для усовершенствования уже существующих и новых технологий. В разных вариантах комплектации оно позволит значительно повысить процент извлечения нестандартного золота. Варианты комплектации, целесообразно рассматривать для каждого конкретного предприятия в зависимости от его экономического состояния и финансовых возможностей.
Не смотря на предлагаемые технологии, способствующие повышению полноты и качества извлечения золота при разработке техногенных россыпей, потери все равно остаются, хотя они и сводятся к минимуму.
Анализ вышеизложенного позво-ляет сделать следующие выводы:
• особенности формирования техногенных россыпей золота в большей степени обусловлены характером и количественными показателями потерь золота при добыче и обогащении золотоносного песка;
• основные потери россыпного золота обусловлены низкими показа-
телями извлечения мелкого и тонкого золота;
• фактические потери золото по опыту повторной переработки, как правило, значительно превышают отчетные показатели потерь, которые имели место при первоначальной отработке месторождения;
• сравнительный анализ традиционных и инновационных технологий
показал, что дражный способ разработки техногенных месторождений зачастую не эффективен, т.к. он очень дорогостоящий, а рассмотренные инновационные технологии и оборудование не всегда показывают удовлетворительные результаты;
• наилучшие результаты, по снижению потерь, можно достигнуть при использовании комплексного подхода с использованием традиционных и инновационных технологий.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов В.Н, Бадамсурэн Х., Буянов М.И., Руденко В.В. Квалиметрия недр. Учебное пособие. Издательство академии горных наук, 2000. - 303 с.
2. Чайников В.В. Системная оценка техногенных месторождений. - М.: ЗАО «Гео-инфрммарк», 1999 г. - 75 с.
3. Наумов В.А. Особенности формирования и распределения благородных металлов в техногенных россыпях и отвалах Урала // Горный журнал - 1994. - №8 - С. 39- 50.
4. Дробышев В.Ф., Кулигин В.Я., Фать-яов А.В. и др. Новые технологии переработки руд Забайкалья // Ресурсы Забайкалья - 2002. -спец. выпуск.
5. Ковленеков И.И. Техногенное золото Якутии. - М.: 2002. - 289 с.
6. Попов В.Н., Руденко В.В., Х. Бадамсурэн, Экгард В.И., Буянов М.И. Оценки недропользования. Учебное пособие. Издательство академии горных наук, 2001. - 296 с.
— Коротко об авторах -------------------------
Руденко В.В. - профессор, доктор технических наук, Павлова Ю.А. - аспирантка,
Московский государственный горный университет.
