CC BY
121
© В.С. Литвинцев, Г.П. Пономарчук, И.А. Краденых, В.С. Алексеев,
2007
УДК 622.271.4(571.56)
В. С. Литвинцев, Г.П. Пономарчук, И.А. Краденых, В. С. Алексеев
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯПРИ ОСВОЕНИИ РОССЫПЕЙ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ
Дальневосточный регион обладает значительными запасами золота в россыпных месторождениях глубокого залегания и сложного вещественного состава, что требует применения нетрадиционных технологий выемки, промывки и отвалообразования хвостов обогащения.
Известно несколько геолого-промышленных типов таких россыпей в Дальневосточном регионе [1]. Наиболее распространенным типом является нагиминский, запасы которого составляют более 60 % общих запасов глубокозалегающих россыпных месторождений. В отличие от традиционных россыпи нагиминского типа, как правило, не имеют явно выраженного продуктивного горизонта, вертикальные и площадные размеры обогащенных участков (кластеров) в теле россыпи изменяются в широких пределах. Кластеры составляют небольшую часть объема эксплуатационных блоков, но заключают в себе основную долю промышленных запасов золота [2].
В настоящее время на разработке крупнообъемных россыпей глубокого залегания крайне остро стоит задача размещения хвостов переработки горной массы и организации эффективного оборотного замкнутого водоснабжения в течение 2-4-летней приборо-стоянки.
Удаление пород вскрыши и хвостов промывки является одним из важных технологических процессов, обеспечивающим пропускную способность всей цепи комплекса горнотранспортного и обогатительного оборудования. Основные факторы повышения эффективности технологии отвалообразования определяются геоморфологическими особенностями, горно-геологической характеристи-
кой россыпного месторождения, принятым способом разработки и технологией переработки и обогащения песков.
Способы отвалообразования и структура отвалообразующего оборудования должны обеспечить бесперебойное складирование песков, а также в особых случаях и доизвлечение ценных компонентов в едином технологическом потоке.
Необходимость решения этих вопросов диктуется, во-первых, требованиями экологического характера и вытекающей из них необходимостью резкого сокращения площадей для размещения твердых отходов и отработавшей технологической воды, содержащей большое количество твердых взвесей, загрязняющих естественные водостоки. Во-вторых, это связано с тем, что расход воды, имеющийся в естественных водостоках на ряде объектов, оказывается недостаточным для работы обогатительных устройств. Число таких объектов растет в связи с ростом объемов промывки песков и общих масштабов освоения глубокозалегающих россыпей.
При сбросе необезвоженных хвостов в виде пульпы в отвал по высотно-разносному способу оборотное бессточное водоснабжение обогатительных устройств весьма затруднено. Кроме того, на местности отчуждаются большие площади для размещения хвостов, даже если они представлены только эфелями, т. е. фракциями крупностью менее 18-20 мм.
Отвалообразование с помощью землесосов и гидроэлеваторов отличается малым объемом монтажных работ и невысокими затратами на оборудование. Однако этот способ является, а также требует периодическое использование чистой воды и дополнительных площадей для размещения хвостов.
Конвейерный транспорт на открытых горных работах считается наиболее перспективным, способным обеспечить любую заданную производительность при относительно невысоких капитальных затратах. Расход энергии конвейерами, как и в иных транспортных системах, включает непроизводительные затраты и затраты энергии на совершение полезной работы по перемещению породы [3].
Комплекс отвалообразующего оборудования на глубозале-гающих россыпях включает: обезвоживающее оборудование с замкнутой системой оборотного водоснабжения и ленточноконвейерный отвалообразователь.
Таблица 1
Техническая характеристика звеньевых поворотных отвалообразователей (ОАО «Магаданский механический завод»)
Наименование ОЗП-650 ОЗП-800
показателей 2 звена 3 звена 2 звена 3 звена 4 звена
Длина, м 22,4 30,5 31,7 39,7 47,7
Производительность (подача), мЗ/ч 50 50 70 70 70
Скорость ленты, м/с 1,0 1,0 1.6 1,6 1,6
Ширина ленты, мм 650 650 800 800 800
Угол наклона к горизонту, град 15 15 15 15 15
Угол разворота по горизонтали, град 150 150 150 150 150
Мощность эл.двигателя приводной станции, кВт 11 11 22 22 22
Масса, кг 4350 5000 8920 9800 10700
Опорно-звеньевые ленточные отвалообразователи являются более эффективными по сравнению с консольно-подвес-ными стакерами. Изобретателем данного вида отвалообразователей является Е.И. Богданов, который существенно усовершенствовал конструкцию стакера и определил рациональные параметры его работы. В табл. 1 дана характеристика опорно-звеньевых отвалообразователей типа ОЗП Магаданского ремонтно-механического завода.
Отвалообразователи ОЗП предназначены для уборки в отвалы обезвоженных хвостов промывки при разработке россыпных месторождений, а также для складирования горной массы в отвалы при вскрышных и добычных работах. Поворот отвалообразователя производится ручной лебедкой, закрепленной на рельсовом пути.
Объем песков, промываемых на одной стоянке промывочного прибора зависит от вместимости отвалов галеэфельных хвостов. В зависимости от длины и количества консольных звеньев отвалооб-разователя объем отвалов определяется по расчетным формулам и диаграммам [4].
Например, при использовании четырехзвенного опорнозвеньевого отвалообразователя отвал может достигать объема не менее 400 тыс. м3, имея концентрично-гребенчатую форму.
Основным требованием к эффективному применению конвейерного транспорта является необходимость перемещения материала в обезвоженном состоянии (не более 20 % влажности).
В качестве обезвоживающего устройства в структуру обогатительно-отвального комплекса могут быть включены спиральнопластинчатые концентраторы СПК, конструкции которых разработаны в ИГД ДВО РАН.
Спирально-пластинчатые обезвоживатели - концентраторы типа СПК предназначены для обезвоживания эфельных (не крупнее 30-40 мм) фракций, улавливания мелкого и тонкого золота из них и осветления воды в замкнутом цикле. Аппарат имеет два или три шнека, расположенных в днище наклонной ванны с водоприемными желобами, каждый шнек имеет свой привод. Желоба в нижней части имеют ловушки - шлихосборники для улавливания тяжелых минералов. Шнеки приводятся во вращение электродвигателем через редуктор.
Процесс извлечения частиц ценного компонента (в том числе мелкого и тонкого золота) в СПК основан на соотношении гидравлической крупности осаждающихся частиц и скорости встречного потока пульпы, поднимающегося между пластинами. Выпавшие частицы ценного компонента скатываются по наклонным осаждающимся пластинам в камеры - шлихосборники, концентрат из которых периодически выгружается.
При разработке глубокой россыпи р. Маракан (Лензолото) уникальной 600-литровой драгой получены положительные результаты промышленных испытаний спиральных классификаторов
- обезвоживателей 0СП-130 (конструкции Богданова Е.И.) в цепи аппаратов для классификации хвостов шлюзов в схеме питания отсадочных машин.
В табл. 2 приведены характеристики спиральных передвижные обезвоживатели типа ОСП (спирально-пластинчатые концентраторы СПК).
С экономической точки зрения организация попутного извлечения золота оправдана в тех случаях, когда объемы переработки обеспечивают быстрый возврат инвестиций, а технология извлечения золота вписывается в основную технологическую схему, не нарушая ее.
В ИГД ДВО РАН разработаны и рекомендуются для практического применения ряд технологических комплексов,
Таблица2
Техническая характеристика спирально-пластинчатых концентраторов ИГД ДВО РАН
Технические характеристики СПК-30 ОСП-70 ОСП-130
Количество спиралей, шт 2 2 3
Производительность (по твердому), м3/ч 30-40 70-100 130-150
Крупность питания, мм - 40 - 50 - 50
Площадь зеркала воды, м2 15 28 47
Потребляемая мощность, кВт 12 20 55,5
Масса, кг 3100 11000 16400
повышающих эффективность отвалообразования и обеспечивающих дополнительное извлечение золота, в том числе, мелкого и тонкого (МТЗ), а также существенно снижающих негативную нагрузку на природную среду. Одна из таких технологических схем промывочного комплекса показана на рис. 1.
Пески месторождения питающим конвейером (1) подаются в дражную бочку (2). В качестве обезвоживателя использован более производительный (70 м3/ч) спирально-пластинчатый концентратор СПК-70 (9). Галя из дражной бочки направляется на галечный конвейер (10) и далее в отвал с помощью отвального конвейера (11). Эфельные фракции по колодам поступают в ванну СПК-70, где в процессе транспортирования обезвоживаются и направляются также на галечный конвейер (10), а оттуда в отвал. Технологическая вода, прошедшая обработку флокулянтами, насосом вновь направляется в дражную бочку для дезинтеграции поступающих песков. В ванне СПК-70 создаются условия для накопления ценных компонентов, включая МТЗ, что повышает эффективность работы всего комплекса в целом.
Как показывает практика разработки глинистых золотосодержащих россыпных песков нагиминского типа, в отвальных продуктах (галечных, эфельных и илистых) отмечаются высокие концентрации мелкого и тонкого золота, а также нанозолота.
Многообразие технологий и процессов, предшествующих конечной стадии - отвалообразованию хвостов обогащения, определяет возможность повышения эффективности и качества попутного извлечения ценных компонентов. Как правило, выходными продуктами процесса гравитационного обогащения на драгах и промывочных установках, кроме золотосодержащего
Рис. 1. Технологическая схема промывочного комплекса «Дражная бочка 250 л- СПК-70» с локальным циклом водоснабжения: 1 - питающий конвейер; 2 -дражная бочка 250 л.; 3 - шлюзы мелкого наполнения; 4 - эфельные желоба; 5 -галечный лоток; 6 - водяной зумпф; 7 - насосный агрегат; 8 - агрегат приготовления флокулянта; 9 - спирально-пластинчатый концентратор СПК-70; 10 - галечный конвейер; 11 - магистральный ленточный конвейер
концентрата (объем менее 0,1 % от исходных песков), являются:
- крупный галечный материал (+ 16-20 мм);
- эфельные хвосты (- 16-20 мм);
- илистая взвесь системы водоснабжения.
Объемное соотношение перечисленных хвостов обогащения (отходов) зависит от применяемого оборудования и исходной характеристики вещественного состава промываемых песков. Ценность хвостовых продуктов определяется эффективностью первичного обогащения, зависящего от формы и гранулометрического состава частиц золота в них.
Вторая технологическая схема отвалообразования с доизвле-чением МТЗ из эфельных хвостов дражной бочки, показанная на рис. 2, применяется, если рельеф местности позволяет разместить обезвоженные хвосты в непосредственной близости от дражной бочки.
Качественный состав получаемых отвальных продуктов при промывке и обогащении песков конкретного эксплуатационного блока может различаться в широких пределах, что должно учитываться при складировании их во временные отвалы или при заполнении выработанного пространства
В отвалах золотосодержащих пород, образуемых на любой стадии горного передела, включая обогатительный процесс, происходят значительные геохимические преобразования ценных компонентов и вмещающих пород от их начального состояния, что должно учитываться при их дальнейшей разработке [5].
Схема технологии селективного складирования вскрышных пород и обезвоженных хвостов промывки песков показана на рис. 3.
Обезвоживание эфельных хвостов производится спиральнопластинчатым концентратором 0СП-70 с питанием от каждой эфельной колоды. Обезвоженная эфельная фракция поступает на ленту отвалообразователя 0ЗП-850 и складируется во временный отвал повышенного качества.
Схемой предусматривается организация замкнутого цикла водоснабжения с применением дозируемых коагулирующих добавок. Оборотная вода подается в дражную бочку, способствуя снижению технологических потерь на шлюзовом обогащении.
В соответствии с предлагаемой технологией низкие по содержанию золота вскрышные породы породным конвейером 2 поступают на магистральный конвейер 1 и далее направляются во внешние отвалы с бульдозерной планировкой. Галечные фракции (+14 мм) дражной бочки складируются по этой же схеме при помощи отвалообразователя (7).
Рис. 2. Технологическая схема отвалообразова-ния с обезвоживанием и доизвлечением золота из эфельных хвостов дражной бочки: 1 -
дражная бочка; 2 - шлюз мелкого наполнения; 3 -эфельные колоды; 4 -СПК-70; 5 - галечный конвейер; б - звеньевой опорно-поворотный от-валообразователь; 7 - отвалы хвостов
Рис. 3. Технологическая схема селективного складирования вскрышных пород и хвостов промывки песков: 1 - магистральный ленточный конвейер; 2 - породный конвейер; 3 - галечный конвейер; 4- дражная бочка; 5 - СПК-70; 6 - эфель-ные колоды; 7 - отвалообразователь; 8 - питающий конвейер
Технологическая вода, прошедшая обработку флокулянтами, насосом вновь направляется в дражную бочку для повышения дезинтеграции поступающих песков и качества извлечения золота. В ванне СПК-70 создаются условия для накопления ценных компонентов МТЗ, что повышает эффективность работы всего комплекса в целом.
Разработанная технология отвалообразования соответствует принципам рационального природопользования, поскольку сокращается площадь, занимаемая под отвалами хвостов промывки за счет отсутствия в схеме традиционного самотечного размещения гале-эфельных фракций, что снижает загрязненность поверхности вредными веществами; повышает степень очистки технологической воды путем дозированной добавки коагулянтов в ванну СПК, обеспечивает рациональное использование природных ресурсов за счет более полного извлечения ценных компонентов, что позволяет осуществлять заполнение выработанного пространства и рекультивацию отвалов.
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проблемы рационального освоения золотороссыпных месторождений Дальнего Востока (геология, добыча, переработка). - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 199 с.
2. Ермаков С.А. и др. Совершенствование геотехнологии открытой разработки месторождений Севера. - Якутск,2004. - 370 с.
3. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. - М.: Недра, 1986.
4. Богданов Е.И. Оборудование для транспорта и промывки песков россыпей. - М.: Недра, 1978. -. 240 с.
5. Хабиров В.В., Забельский В.К., Воробьев А.Е. Прогрессивные технологии добычи и переработки золотосодержащего сырья. - М.: Недра,1994. - 269 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Пономарчук Г.П. - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник,
Литвинцев B.C. - доктор технических наук, зам. директора института,
заведующий лабораторией
Краденых И.А. - младший научный сотрудник,
Алексеев B.C.- младший научный сотрудник.
Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
