CC BY
34
Науки о Земле
УДК 622.725:622.345(083.96)
Овсейчук Василий Морозов Александр Тирский Алексей Подопригора Вячеслав Афанасьевич Анатольевич Васильевич Евгеньевич
Vastly Ovseychuk Aleksandr Morozov Aleksey Tirsky Vyacheslav Podoprigora
ЗАВИСИМОСТЬ ПОКУСКОВОЙ СЕПАРИРУЕМОСТИ УРАНОВЫХ РУД РАДИОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ОТ РАЗМЕРА КУСКА СОРТИРУЕМЫХ РУД
THE DEPENDENCE OF A LUMP'S SEPARATION OF URANIUM ORES BY RADIOMETRIC METHODS ON THE SIZE OF ORE GRADING
Установлена зависимость показателей обогащения урановых руд месторождений Стрельцовского рудного поля радиометрическими методами от их гранулометрического состава.
Выявлено, что наиболее эффективно сортировке подвергаются бедные руды при уменьшении крупности кусков от -200 до + 25 мм. Рядовые и богатые руды обогащаются при уменьшении крупности кусков хуже, при этом происходит некоторое уменьшение извлечения урана в концентрат
Ключевые слова: гранулометрический состав руд, выход хвостов сортировки, выход концентрата, коэффициент обогащения
The dependence of uranium ores enrichment index of Streltsovsky ore field by radiometric methods on their granulometric composition is established.
It is stated that the lean ores are mostly effectively subjected to reduction while decreasing coarseness of lumps from -200 up to + 25 mms. The ordinary and rich ores are concentrated at reduction of lumps' coarseness decrease worse, thus there is some reduction of uranium extraction into a concentrate
Key words: granulometric composition of ores, output of sorting tails, concentrate yield, enrichment coefficient
Работа выполнена в ходе реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание комплексной технологии отработки беднобалансового уранового сырья геотехнологическими методами» при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России)
По мере повышения степени измельчения сырья в общем случае уменьшается количество сростков, степень дезинтеграции различных минералов и контрастность сырья возрастают, однако селективность и эффективность обогатительных процессов при переизмельчении сверх определенного
уровня резко снижается, вплоть до экономически неприемлемой. При переходе от механического измельчения к химическому (гидрометаллургическому) вскрытию минералов кислотами, кислыми солевыми растворами, щелочами и т.д. дезинтеграция и контрастность, по крайней мере, части обрабатываемого материала, переходят на более высокий — «наноразмерный», молекулярный, ионный, атомный уровень [2, 3]. «Нанонаука», «нанотехнология», «нано-материалы» — новое направление науки, возникшей на стыке физики, химии, материаловедения, биологии, электронной и компьютерной техники, получило особенно интенсивное развитие в последние 10...15 лет. Оно оперирует наноразмерными объектами величиной приблизительно от долей нанометра (нм) до 100 нм (1нм = 10-9м). Причем верхний предел интервала размеров чисто условен, а нижний определяется размерами атомов и молекул [3]. Многие ученые, занимающиеся нанотехнологией, предсказывают революционные перемены во всех областях науки и жизнедеятельности человека, в частности в химии, биологии, медицине, экологии, электронике и др. [1]. Принципиальная возможность построения с помощью нанотехнологии материальных структур атом за атомом или молекула за молекулой [2, 3] позволяет перейти в перспективе к идеальному, комплексному безотходному ( малоотходному) использованию определенной части практически любого природного или техногенного материала, рециклированию полезных химических элементов из отходов производства и потребления и, соответственно, резкому ограничению объемов добычи первичного природного сырья.
Однако на современном уровне развития техники и технологии для процессов предконцентрации используется относительно крупный «макроразмер» минерального сырья. В рамках этого постулата важно определить оптимальный размер сортируемого куска руды.
Для этих целей в рамках договора № 100-10-05/1256 от 15.11.2012 г. «Созда-
ние комплексной технологии отработки беднобалансовых урановых руд геотехнологическими методами» проведены исследования сортирируемости горнорудной массы на рентгенорадиометрической фабрике в зависимости от крупности размера куска.
Размер куска горнорудной массы — это функция не только параметров буровзрывных работ, но и физико-механических свойств пород, вмещающих оруденение, таких как крепость, хрупкость, трещинова-тость и др.
Гранулометрический состав добываемых руд на рудниках Приаргунского производственного горно-химического объединения является благоприятным для радиометрического обогащения. Руды мелких классов крупности обогащены ураном, из чего следует, что крепость вмещающих пород выше, чем минеральных образований, несущих урановую минерализацию. Эта особенность руд усиливается в процессе добычных операций и рудоподготовки, что повышает эффективность рентгенора-диометрического обогащения.
Для анализа зависимости эффективности покусковой сепарации от размера сортируемого куска отобранная горнорудная масса отмывается от шлама и глинистого материала и расситовывается по классам крупности: -400 +300; -300 +200; -200 + 100; -100 +60; -60 +25; -25 +10; -10 +5; -5 +2; -2 +1; -1 +0,5.
Машинным классом при покусковой сепарации является размер куска в пределах -200+25 мм. При рудоподготовке к сепарации расситовке вся испытуемая руда машинного класса разделена на три класса крупности: -200+100 мм; -100+60 мм; -60+25 мм.
Характеристика исходного сырья для сепарации приведена в таблице.
На рис. 1... 6 показаны зависимости выхода руды в технологический сорт от исходного содержания в сортируемой руде для классов крупности: -200+100 мм, -100+60 мм, -60+25 мм.
Характеристика исходного сырья [4]
Номера проб Тип вмещающих пород Масса, пробы,т Класс крупности, мм Доля руды в классе, % Кол-во руды в классе, т Сод. урана, % Сорт руды
1 Конгломерат 2,08 -200+100 12,5 0,26 0,086 Бедная
-100+60 12,9 0,27
-60+25 22,7 0,47
2 Базальт 2,15 -200+100 13,2 0,28 0,101 Бедная
-100+60 13,5 0,29
-60+25 23,1 0,50
3 Трахидацит 2,21 -200+100 10,6 0,23 0,164 Рядовая
-100+60 12,3 0,27
-60+25 21,7 0,48
4 Андезит 2,17 -200+100 12,4 0,27 0,126 Рядовая
-100+60 13,8 0,30
-60+25 22,3 0,48
5 Фельзит 2,24 -200+100 10,8 0,24 0,171 Рядовая
-100+60 12,9 0,29
-60+25 21,6 0,48
6 Гранит 2,03 -200+100 12,8 0,26 0,463 Богатая
-100+60 21,9 0,44
-60+25 17,4 0,35
7 Базальный конгломерат 2,12 -200+100 11,7 0,25 0,223 Богатая
-100+60 18,6 0,39
-60+25 17,9 0,38
Ось У
У = 101.70049 +-188,20100 *Х + 197,35872 * ХА2
Коэффициент корреляции г = 0,985. Погрешность аппроксимации = 1,94858 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Среднее содержание урана в потоке сортируемой руды, %
Рис. 1. Зависимость выхода хвостов для класса крупности -200+100 мм от среднего содержания в добываемой руде
У = 10л( 2.08254 + -1.53542 * X + 0.66558 * Хл2)
О
о ш X ш
2 о о
(Л
о
ч
о
><
XI
т
79.41
97,272
55.12
4-2,984
30.84
0.0514
0,13764
0,22388
0,31012
0.39636
0,4826
Коэффициент корреляции г = 0.972. Погрешность аппроксимации = 4.95222 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Среднее содержание урана в п отоке сортируемой руды, %
Рис. 2. Зависимость выхода хвостов для класса крупности -100+60 мм от среднего содержания в добываемой руде
о
0 ш X ш (Л
1
(Л ^
о
X
XI
т
Ось у 76.76
56.816
56.872
46.928
36.984
27.04
У = Х/( -0,00233 + 0,03337 * X)
0.0514 0.13764 0.22388 0.31012 0.39636 0.4826 Ось X Коэффициент корреляции г = 0.950. Погрешность аппроксимации +\-0 = 634.09987 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Среднее содержание урана в потоке сортируемой руды, %
Рис. 3. Зависимость выхода хвостов для класса крупности -60+25 мм от среднего содержания в добываемой руде
57.82086 + 18.41907 * 1п(Х)
ГО
О т
о
XI
т
0,0514 0,13764 0,22388 0,31012 0,39636 0,4826 Коэффициент корреляции г = 0.989. Погрешность аппроксимации +\-С = 1.76707 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Ось X
Среднее содержание урана в потоке сортируемой руды, %
Рис. 4. Зависимость выхода руды в концентрат для класса крупности -200+100 мм от среднего содержания в добываемой руде
Ось У
\= 89.85824+ 31.89163 * 1п(Х)
Коэффициент корреляции г = 0.974. Погрешность аппроксимации +\-С = 4.84888 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Среднее содержание урана в потоке сортируемой руды, %
Рис. 5. Зависимость выхода руды в концентрат для класса крупности -100+60 мм от среднего содержания в добываемой руде
(Л
-О
се
^
Ч О
X
XI
т
Ось У 2,96
3,016
3.072
3.128
3.184
3,24
У = 98,02973 * ехр( 0.53213 * 1п(Х))
1---
0.0514 0.13764 0.22388 0.31012 0.39636 0.4826 Ось X
Коэффициент корреляции г = 0,933. Погрешность аппроксимации = 5,93692 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)
Среднее содержание урана в потоке сортируемой руды, %
Рис. 6. Зависимость выхода руды в концентрат для класса крупности -60+25 мм от среднего содержания в добываемой руде
Как видно из представленного материала, показатели, характеризующие сорти-руемость урановых руд, радиометрическими методами в зависимости от крупности кусков сортируемой руды (-200...+ 25 мм) по мере роста исходного содержания в руде изменяются следующим образом. Для класса руды -200+100 мм:
— выход руды в концентрат изменяется от 12 до 42 %;
— выход урана в концентрат изменяется от 59 до 98 %.
Зависимость выхода руды и урана в концентрат для этого класса описывается формулами:
— У = 57,82086 + 18,41907*Ьп(Х);
— У = Х/(0,00040 + 0,00921*Х).
Для класса руды -100+60 мм:
— выход руды в концентрат изменяется от 12 до 65 %;
— выход урана в концентрат изменяется от 54 до 98 %;
Зависимость выхода руды и урана в концентрат для этого класса описывается формулами:
У = 89,85824 + 31,89163*1п(Х);
У = Х/(0,00046 + 0,00888*Х).
Для класса руды -60+25 мм:
— выход руды в концентрат изменяется от 25 до 68 %;
— выход урана в концентрат изменяется от 87 до 96 %.
Зависимость выхода руды и урана в концентрат для этого класса описывается формулами:
У = 98,02973*ехр(0,53213*1п(Х);
У = Х/(0,00033 + 0,00927*Х),
где У - выход руды и урана, %;
Х — среднее содержание урана в потоке, %.
Таким образом, наиболее эффективно сортировке подвергаются бедные руды при уменьшении крупности кусков от -200 до +
25 мм. Рядовые и богатые руды обогащаются при уменьшении крупности кусков хуже, при этом происходит некоторое уменьшение извлечения урана в концентрат. Для
Литература-
1. Чантурия В.А. Теоретические основы повышения контрастности свойств и эффективности разделения минеральных компонентов // Цветные металлы, 1998, № 9. С. 11-17.
2. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса и П. Аливисатоса. Пер. с англ. М.: Мир, 2002. 292 с.
3. Скорина М.Л., Юртов Е.В. Нанотехнология в материалах сайтов сети Интернет // Химическая технология, 2003, № 1. С. 39-43.
4. Овсейчук В.А., Тирский А.В., Подопри-гора В.Е. Отчет о проведенных исследованиях по программе и методике исследовательских испытаний сортируемости урановых руд месторождений Стрельцовского рудного поля. Чита. 2013.
5. Козин В.З. Опробование на обогатительных фабриках. М.: Недра, 1988. 288 с.
6. Архипов О.А. Методические указания по оценке радиометрической обогатимости урановых руд при геологической разведке месторождений горными выработками. МГ СССР, 1976.
7. Мокроусов В. А, Лилеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. 192 с.
8. Плаксин И.Н., Старчик Л.П. Ядерно-физические методы контроля вещественного состава. М.: Наука, 1966.
9. Подготовка минерального сырья к обогащению и переработке / Под ред. В.И. Ревнивцева. М.: Недра, 1987.
10. Требования к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых. М.: ГКЗ, 1992.
рядовых и богатых руд нет необходимости дополнительной рудоподготовки горнорудной массы в виде ее добрабливания, кроме отмывки.
_References
1. Chanturiya V.A. Cvetnye metally, (Non-fer-rous metals). 1998, no 9. P. 11-17.
2. Nanotehnologiya v blizhayshem desyatiletii. Prognoz napravleniya issledovaniy ( Nanotechnology in the next decade. The forecast of research direction) Under the editorship of M.K. Roko, R.S. Uiliyamsa i P. Alivisatosa. Moscow: Mir, 2002. 292 p.
3. Skorina M.L., Yurtov E.V. Himicheskaya tehnologiya, (Chemical technology) 2003, no 1. P. 39-43.
4. Ovseychuk V.A., Tirsky A.V., Podoprigora V.E. Otchet o provedennyh issledovaniyah po programme i metodike issledovatelskih ispytaniy sor-tiruemosti uranovyh rud mestorozhdeniy Streltsovsk-ogo rudnogo polya. (The report on the conducted researches on the program and technique of research tests of uranium ores grading at the Streltsovsky ore field). Chita, 2013.
5. Kozin V.Z. Oprobovanie na obogatitelnyh fab-rikah. (Approbation at beneficiating factories). Moscow: Nedra, 1988. 288 p.
6. Arhipov O.A. Metodicheskie ukazaniya po ot-senke radiometricheskoy obogatimosti uranovyh rud pri geologicheskoy razvedke mestorozhdeniy gornymi vyrabotkami. (Methodical instructions according to a radiometric benefication of uranium ores at geological investigation of fields by excavations). MG of the USSR, 1976.
7. Mokrousov V.A, Lileev V.A. Radiometriches-koe obogashhenie neradioaktivnyh rud. (Radiometric enrichment of non-radioactive ores). Moscow: Nedra, 1979.192 p.
8. Plaksin I.N., Starchik L.P. Yaderno-fizicheskie metody kontrolya veshhestvennogo sostava. (Nuclear and physical control methods of material structure). Moscow: Nauka, 1966.
9. Podgotovka mineralnogo syriya k obogash-heniyu i pererabotke (Preparation of mineral raw materials for enrichment and processing) Under the editorship of V. I. Revnivtsev). Moscow: Nedra, 1987.
10. Trebovaniya k izucheniyu radiometricheskoy obogatimosti mineralnogo syriya pri razvedke mestorozhdeniy metallicheskih i nemetallicheskih poleznyh iskopaemyh. (Requirements to studying of a radiomet-ric benefication of mineral raw materials at investigation of metal and nonmetallic minerals fields). Moscow: GKZ, 1992.
Коротко об авторах_
Овсейчук В.А., д-р техн. наук, профессор, Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ
MKS3115637@Yandex.ru
Научные интересы: геология, геотехнология урановых месторождений, охрана окружающей среды, радиационная безопасность
Морозов А.А., канд. техн. наук, начальник ЦНИЛ ОАО «ППГХО», г. Краснокаменск, РФ CniI@krasnokamensk.ru
Научные интересы: геология, геофизика, геофизические методы сортировки руд
Тирский А.В., зам. начальника ЦНИЛ ОАО «ППГХО», г. Краснокаменск, РФ cniI@krasnokamensk.ru
Научные интересы: геология, геофизика, геофизические методы сортировки руд
Подопригора В.Е., доцент каф. ПРМПИ, Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ
chitapve@yandex.ru
Научные интересы: геотехнология подземных горных работ
_Briefly about the authors
V. Ovseychuk, doctor of engineering sciences, professor, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: geology, geotechnology of uranium deposits, protection of environment, radiation safety
A. Morozov, candidate of engineering sciences, chief of Central research lab, Joint Stock Company «Priagun-sky industrial main-chemical association», Krasnoka-mensk, Transbaikalie, Russia
Scientific interests: geology, geophysics, geophysical methods of ore grading
A. Tirsky, assistant of the chief, Central research lab, Joint Stock Company «Priagunsky industrial main-chemical association», Krasnokamensk, Transbaikalie, Russia
Scientific interests: geology, geophysics, geophysical methods of ore grading
V. Podoprigora, senior teacher, PRMPI faculty, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: geotechnology of underground mining operations
