CC BY
35
УДК 622.725:622.345(083.96)
Овсейчук Василий Морозов Александр Кутузов Игорь Подопригора Вячеслав Афанасьевич Анатольевич Владимирович Евгеньевич
Vastly Ovseichuk Aleksandr Morozov Igor Kutuzov Vyacheslav Podoprigora
АЛГОРИТМ ПОВАГОНЕТОЧНОЙ СОРТИРОВКИ УРАНОВЫХ РУД
НА ШАХТНЫХ СТВОЛАХ ОАО «ПРИАРГУНСКОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ»
ALGORITHM OF CARLOAD SORTING OF URANIUM ORES ON MINE SHAFTS OF THE JOIN STOCK COMPANY «PRIARGUNSKY INDUSTRIAL MINING AND CHEMICAL ASSOCIATION»
Описан процесс добычи руд. Подъем горнорудной массы на поверхность осуществляется по вертикальным стволам шахт, оборудованным ру-доконтрольными станциями (РКС), на которых проводится первый этап разделения горнорудной массы на технологические сорта, каждый из которых направляется на дальнейшую переработку по определенной технологии. Сортировка производится повагонеточно и распределяется в четыре бункера в зависимости от содержания урана. Из бункеров горнорудная масса загружается в автосамосвалы грузоподъемностью 25...40 т и направляется в отвалы пустых пород, отвалы забалансовых руд, на автомобильные рудосортировочные станции (АРКС) и после замеров содержания — на центральный рудничный двор, где складируется в отвалы рядовых и богатых руд отдельно. РКС и АРКС производят сортировку горнорудной массы по принципу естественного гамма-излучения. Богатая руда, по мере необходимости, отгружается на гидрометаллургическую переработку на ГМЗ, а рядовая отправляется на по-кусковую сепарацию на рентгенорадиометрическую обогатительную фабрику, где делится на три технологических сорта.
The process of ores' extraction is described. The hoisting of ore mining mass on a surface at vertical shafts of mines, equipped by ore controlling stations (RKS), at which the first stage of ore mining mass separation into technological grades is carried out, each of which is directed to further processing due to a definite technology. The sorting is held by means of cars and is distributed into four bunkers depending on the uranium content: barren rock, non-balance ore, crude ore, rich ore. From the bunkers ore mining mass is loaded into dump trucks which load capacity is from 25 up to 40 tons and is directed accordingly into: dumps of barren rocks, dumps of non-balance ore, on automobile ore sorting stations (ARKS) and after measuring of the contents on a central miner court yard, where it is stored in dumps of ordinary and rich ores separately. RKS and ARKS produce sorting of ore mining mass by a principle of a natural gamma-ray. The rich ore, as required, is loaded for hydrometallurgical processing on GMZ, and ordinary ore is loaded for lumps separation at X-ray radiometric beneficating plant, where it is divided into three technological grades: tailings of separation, concentrate for KV, concentrate for GMT.
Сделан вывод о том, что разделение потока горнорудной массы на технологические сорта начинается на РКС поверхностного шахтного комплекса.
Отмечено, что при выделении на РКС геолого-технологических разновидностей руды смысл граничного значения параметра означает, что в силикатную геолого-технологическую разновидность не должна попадать карбонатная руда. Поэтому в качестве разделительного признака для сортировки исходного потока руды, поступающей на АРКС, принимается граничное содержание кальция.
Выделенные в результате сортировки геолого-технологические разновидности представляют собой самостоятельные потоки силикатной и карбонатной руды, из которых последующей сортировкой выделяются технологические типы.
Каждый выделенный технологический тип руды в дальнейшем перерабатывается с применением своего гидрометаллургического способа, что требует разделение выделенных типов на сорта
Ключевые слова: содержание урана в пробе, выход силикатной руды, выход карбонатной руды.
Thus, it is summed up that the division (separation) of a ore mining mass stream into technological grades starts on RKS of a surface mine complex.
It is noted that during the separation at RKS of geologist-technological types of ore, the sense of a boundary value of parameter means, that carbonaceous ore should not occur in silicate geologist-technological type of ore. Therefore the boundary content of calcium is taken as the separating sign for sorting an initial ore stream coming in ARKS.
Isolated as a result of sorting the geologist-technological types represent independent streams of silicate and carbonaceous ores of which technological types are extracted by consequent sorting.
Each isolated technological type of ore is further processed with application of the hydrometallurgical mean, which demands division of isolated types into grades
Key words: uranium content in a sample, output of silicate ore, output of carbonaceous ore
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)
Подготовка добываемой рудной массы на урановых рудниках ОАО «ППГХО» к переработке (предконцентрация) осуществляется по схеме, приведенной на рисунке.
Добыча руд производится на четырех подземных рудниках. Подъем горнорудной массы на поверхность осуществляется по вертикальным стволам шахт, оборудованным рудоконтрольными станциями (РКС), на которых проводится первый этап разделения горнорудной массы на технологические сорта, каждый из которых направляется на дальнейшую переработку по определенной технологии. Сортировка производится по-вагонеточно и распределяется в четыре бункера в зависимости от содержания урана: пустая порода (Ап < 0,010 %), забалансовая руда (Азаб < 0,030 %), рядовая руда (А < 0,200 %), богатая руда (Абог. > 0,200 %). Из бункеров горнорудная масса загружается в
автосамосвалы грузоподъемностью 25...40 т и направляется соответственно: порода — в отвалы пустых пород, забалансовая руда — в отвалы забалансовых руд, рядовая и богатая руда — на автомобильные рудосортировоч-ные станции (АРКС) и после замеров содержания — на центральный рудничный двор, где складируется в отвалы рядовых и богатых руд отдельно. РКС и АРКС производят сортировку горнорудной массы по принципу естественного гамма-излучения. Богатая руда, по мере необходимости, отгружается на гидрометаллургическую переработку на ГМЗ, а рядовая — отправляется на покуско-вую сепарацию на рентгенорадиометричес-кую обогатительную фабрику, где делится на три технологических сорта: хвосты сепарации (Аб < 0,030 %), концентрат для КВ (Ркв 1< 0,20)0 %), концентрат для ГМТ (Ргмг > 0,200 %).
№3
^А^ ЦчЗ"
1_
*-У*
Еж
в
Схема рудоподготовки беднобалансовых руд к переработке геотехнологическими методами
Таким образом, разделение потока горнорудной массы на технологические сорта начинается на РКС поверхностного шахтного комплекса.
При выделении на РКС геолого-технологических разновидностей руды смысл граничного значения параметра означает, что в силикатную геолого-технологическую разновидность не должна попадать карбонатная руда. Поэтому в качестве разделительного признака для сортировки исходного потока руды, поступающей на АРКС,
принимается граничное содержание кальЦия
Принятие содержания кальция в качестве граничного означает, что при = 0 сортировка руды исходного потока не происходит и вся масса относится к силикатной геолого-технологической разновидности. Таким образом определяется, что при Т(0) = Т0 — суммарное количество руды в потоке при Х^= 0. При сортировке исходной руды по содержанию кальция дифференциал дТ (Х)
—определяет долю карбонатной руды Т0
в потоке, заключенную между Х^ и Хg+dХg. Долю силикатной руды определяют из вы-
дТ Х)
ражения 1--- .
Т0
В данном конкретном случае функция Т(Х ) не является вероятностной, так как она отражает лишь применение данного способа сортировки к конкретному потоку руды, т.е. к детерминированному объекту.
Выделенные в результате сортировки геолого-технологические разновидности представляют собой самостоятельные потоки силикатной (Т ) и карбонатной (Т^Са) руды, из которых последующей сортировкой выделяются технологические типы. Количество типов руды, подлежащих дальнейшей переработке, зависит от уровня развития технологических способов переработки, их производительности и стоимости получения конечных продуктов гидрометаллургического производства [1].
Доля руды, содержащей урановую минерализацию в каждой геолого-технологической разности при граничном содержании урана в руде, равном его борто-
вому, принятому для месторождения, т.е.
ХU C U(борmУ
Т _
дТ (Х)
т
т _дТ (Х)
ЪиСа т
(1)
(2)
Всего урановой руды после сортировки по содержанию урана:
дТ (Х) + Т (Х)
ígSi
ёСа _
дТ (Х)
(3)
Доля комплексных уран-молибденовых руд, получаемых сортировкой для каждой геолого-технологической разности, для которых граничное содержание молибдена соответствует его бортовому, принятому для месторожденИЯ, т.е. Ко^^т
_ дТ(ХМо)
Т
Т
ТUSi
_ дТ(ХмО)
иМоСа
Т
ТиСа
(4)
(5)
Доля комплексных уран-молибдено вых руд во всем потоке:
дТШ (ХМо)
Т _
иМо
Т
10
(6)
.Количество мономинеральной урановой руды для каждой геолого-технологической разности:
Т _Т -Т
USi 1ШSi иМо^
Тиса_Тиса-Тимо.
(7)
(8)
Доля мономинеральных урановых руд во всем потоке добычи:
Т _
1и
дТ(Х) дТ(Хо)
Т
10
Т
(9)
Применяемый для описания дифференциал определяет долю руды технологического сорта, получаемого в результате сортировки руды на АРКС с содержаниями урана и молибдена, заключенными между Х и Х +d Х .
о
В вероятностном плане этот дифференциал интерпретируется как относительная частота /(х)ёх появления содержаний компонентов от Х до Х +ё Х в частотном
г ^ г г
распределении их по тоннажу руды. Каждый поток руды представляет совокупность бесконечного числа единичных емкостей с минимальными для данного ствола размерами, заполненных минерализованной горной массой. При случайном выборе единичного автосамосвала (с равной вероятностью для всего потока) содержание урана (молибдена) окажется случайной величиной с определенной плотностью вероятности /(х). Функция распределения
|/(х)ск имеет связь с функцией Т(х). Зная
закон распределения содержания урана (молибдена) для каждого технологического типа, можно определить функцию зависимости количества (Т(Х)) руды и содержания (С(Х)) от граничного содержания в ней полезных компонентов. При произвольном законе распределения содержаний эти зависимости определяются по гистограммам.
Функции Т(Х) и С(Х) существуют всегда и отражают результат применения к детерминированному объекту (поток руды) определенной технологической процедуры добычных работ участка месторождения. При этом Т(Х) — есть убывающая, а С(Х) — возрастающая функции Х. Каждому значению содержания кальция, урана и молибдена, определяемому заданными величинами ХСа, Хп, ХМо, соответствует вполне определенное значение тоннажа руды технологического типа.
Каждый выделенный технологический тип руды в дальнейшем перерабатывается с применением своего гидрометаллургического способа, что требует разделение выделенных типов на сорта. Строго говоря, каждому разбиению технологического типа руды на сорта соответствует совокупность вариантов гидрометаллургической переработки, при которых перерабатывается определенное число технологических сортов руды. Из этих вариантов дальнейшей переработки только один наилучший в данных экономических условиях. При изменении
экономических условий оптимальный вариант переработки руды изменяется, а также связанные с ним объем переработки и среднее содержание полезного компонента. При выделении технологического сорта руды граничное содержание полезного компонента определяется при условии выпуска заданного объема металла. Для обеспечения заданного объема выпуска металла используется функция С(Т), дающая среднее содержание компонента в выделенном сорте, в зависимости от его тоннажа. Среднее содержание металла в сорте определяется выражением: дд(Л)
С (Х) =
дТ (Х)
(10)
где дQ = д(С (Х) ■ Т (Х) — количество металла, находящегося в сорте руды объемом ёТ.
Суммарное количество руды, выделяемой сортировкой на РКС для непосредственной переработки в гидрометаллургической технологии (ТШ АР ), и количество металла в ней (0ГМТ(АШС>) определяются выражениями:
ТГМТ (АРКС ) = ^ дТ1 (Х ) '
I=1
к
йгш(АРКС) = Хд(С (Х ) ■ Т (Х )).
(11)
(12)
Технический оптимум сортировки определяется для каждого технологического типа руды и показывает граничное содержание урана, при котором наблюдается максимальный выход его в сорт, перерабатываемый с применением дальнейших технологий, обеспечивающих максимальное извлечение металлов в концентрат, и оценивается по эффективности сортировки
Е =
& (АРКС ) Т1 (АРКС)
Т^с!
(13)
Показатель эффективности сортировки изменяется от 0 до 1,0. Минимальному значению эффективности сортировки соответствует граничное содержание, равное
д Т ,(Х„)
1, о , т.е.
бортовому, следовательно, вся руда направляется в один сорт. В этом
¡=1
случае в,(ЛРКС) _ д(С1 (Л ) •Т(Хо)) _ 10 и Е = 0, т.к. сортировка не проводится. Максимальное значение показателя эффективности сортировки достигается в том случае, если в выделяемый сорт извлекается все количество металла. При этом условии вклркс) _ 1,0, тклркс) _ сю и Е имеет максимальное значение, равное 1,0. Из этого следует, что показатель эффективности зависит от граничного содержания и может быть представлен в дифференциальном виде:
д(С(Х)• Т(Х) -дТ(Х)
E (X) = ■
1 - C(X0)
(14)
Следовательно, для каждого г-по-тока. руды будет своя функциональная зависимость показателя эффективности сортировки от граничного содержания: Б=/(Х). Максимальное значение функции Е определит технологический оптимум, который обеспечивается граничным содержанием урана при разделении потока на РКС [2].
Подобный алгоритм применяется и при крупнопорционной сортировке автосамосвалами на автомобильной РКС.
Литература
References
1. Тирский А.В., Иванов В.Г., Култышев В.И., Колесаев В.Б., Литвиненко В.Г., Шелудченко В.Г. Оптимизация разработки сложноструктурных урановых месторождений. М.: Изд-во «Горная книга», 2007. 265 с.
2. Литвиненко В.Г., Суханов Р.А., Тирский А.В., Тупиков Д.Г. Опыт применения РРС для предварительного обогащения урановых руд // Горный журнал. № 9. С. 48-51.
3. Старчик Л.П. Ядерно-физические методы контроля минерального сырья и продуктов обогащения // Обогащение руд. 2006. № 2. С. 32-36.
4. Требования к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых. М.: ГКЗ, 1992.
5. Подготовка минерального сырья к обогащению и переработке / Под ред. В.И. Ревнивцева. М.: Недра, 1987.
6. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. 192 с.
7. Овсейчук В.А. Формирование сырьевой базы уранодобывающего предприятия в условиях рыночной экономики: дис. д-ра техн. наук. М.: ВНИПИПТ, 1996. 282 с.
8. 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.
1. Tirsky A.V., Ivanov V.G., Kultyshev V.I., Kolesaev V.B., Litvinenko V.G., Sheludchenko V.G. Optimizatsiya razrabotki slozhnostrukturnyh ura-novyh mestorozhdeniy [Optimizing development of complex uranium deposits]. Moscow: Publishing house «Mountain Book», 2007. 265 p.
2. Litvinenko V.G., Sukhanov R.A., Tirsky A.V., Tupikov D.G. Gornyzhurnal (Mining Journal), no. 9. P. 48-51.
3. Starchik L.P. Obogashhenie rud (Ore enrichment), 2006, no. 2. pp. 32-36.
4. Trebovaniya k izucheniyu radiometricheskoy obogatimosti mineralnogo syriya pri razvedke mestorozhdeniy metallicheskih i nemetallicheskih poleznyh iskopaemyh [Requirements for radiometric enrichment study of minerals under exploration of metallic and non-metallic minerals]. Moscow: SRC, 1992.
5. Podgotovka mineralnogo syriya k obogash-heniyu i pererabotke [Preparation of mineral raw materials to enrichment and reprocessing]: Ed. V.I. Revnivtsev. Moscow: Nedra, 1987.
6. Mokrousov V.A., Lileev V.A. Radiometriches-koe obogashhenie neradioaktivnyh rud [Radiometric enrichment of non-radioactive ores]. Moscow: Nedra, 1979.192 p.
7. Ovseychuk V.A. Formation of the resource base uranium mining enterprise in a market economy [Formirovanie syrevoy bazy uranodobyvayushhego predpriyatiya v usloviyah rynochnoy ekonomiki]: dis. dr. tehn. sciences. Moscow: VNIPIPT, 1996. 282 p.
8. Ovseychuk V.A., Tirsky A.V. Podoprigora V.E. Otchet o provedennyh issledovaniyah po programme i metodike issledovatelskih ispytaniy sortiruemosti ura-novyh rud mestorozhdeniy Streltsovskogo rudnogo polya [Research reports on the program and methods of research trials uranium ore deposits grading of Streltsovsky ore field]. Chita, 2013.
9. Овсейчук В.А., Тирский А.В., Подопри-гора В.Е. Отчет о проведенных исследованиях по программе и методике предварительных испытаний сортируемости урановых руд месторождений Стрельцовского рудного поля. Чита, 2013.
10. Овсейчук В.А., Тирский А.В., Подоприго-ра В.Е. Зависимость эффективности повагонеточ-ной сортировки урановых руд радиометрическими методами от среднего содержания в них урана / / Вестник Забайкальского государственного университета. 2014. Чита, № 8 (111). С. 4-11.
Коротко об авторах_
Овсейчук В.А., д-р техн. наук, профессор, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия
Научные интересы: геология, геотехнология урановых месторождений, охрана окружающей среды, радиационная безопасность
Морозов А.А., канд. техн. наук, начальник Центральной научно-исследовательской лаборатории ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение», г. Краснокаменск, Россия [email protected]
Научные интересы: геотехнология урановых месторождений, подземное и кучное выщелачивание урановых руд, охрана окружающей среды
Кутузов И.В., ведущий геофизик ФХЛ Центральной научно-исследовательской лаборатории ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение», г. Краснокаменск, Россия [email protected].
Научные интересы: геология, геофизика, геофизические методы сортировки руд
Подопригора В.Е., доцент каф. «Разработка месторождений полезных ископаемых», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: геотехнология подземных горных работ
9. Ovseychuk V.A., Tirsky A.V. Podoprigora V.E. Otchet o provedennyh issledovaniyah po programme i metodike predvaritelnyh ispytaniy sortirue-mosti uranovyh rud mestorozhdeniy Streltsovskogo rudnogo polya [Research reports on the program and the method of preliminary tests of uranium ore deposits grading of Streltsovsky ore field]. Chita, 2013.
10. Ovseychuk V.A., Tirsky A.V., Podoprigora V.E. Vest. Zab. Gos. Univ. (Transbaikal State University Journal), 2014, Chita, no. 8 (111), pp. 4-11.
_Briefly about the authors
V. Ovseichuk, 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, Central Research Lab, JSC «Priargunsky Industrial Main-Chemical Association», Krasnokamensk, Russia
Scientific interests: geotechnology of uranium deposits, underground and heap leaching of uranium ores, environmental protection
I. Kutuzov, leading geophysicist, Central Research Lab, «Priargunsky Industrial Main-Chemical Association», Transbaikal Region, Krasnokamensk, Russia
Scientific interests: geology, geophysics, geophysical methods of ore sorting.
V. Podoprigora, assistant professor, Mining of Mineral Deposits department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: geotechnology of underground mining operations
