CC BY
47
УДК 622.778
П.А. Филиппов
ИГД СО РАН, Новосибирск
А.П. Гайдин
Западно-Сибирское геологическое управление, Новокузнецк
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
P.A. Filippof
Institute of mining the Siberian Branch of the Academy of Science 54 Krasny prospect, Novosibirsk, 630091, Russian Federation A.P. Gaidin
West-Siberian geological management
63 Oktyabrskiy prospect, Novokuznetsk, 654066, Russian Federation
ENGINEERING-AND-GEOLOGICAL METHODS OF STUDING TECHNOGENIC FORMATIONS AT IRON ORE PREPARATION PLANTS
There have been made the sampling of the man-caused dump formations of the worked over iron ore deposits of Mundybash ore preparation plant as well as testing of the innovative technology of ore-dressing waste processing which was developed by the Insitute of Mining SO RAN. The technology enables to get a marketable product like concentrate, Gold and recultivate lands in the recreation area - Gornaya Shoria.
Мундыбашская обогатительная (МОФ), как сырьевая структура Новокузнецкого металлургического комбината, функционирует с 1935 года и обогащает первичные железорудные концентраты Таштагольского, Шерегешского и Казского рудников.
В результате переработки железорудного сырья и неполного извлечения полезных компонентов за период более 60 лет в шламохранилище МОФ накоплено свыше 30 млн. тонн отходов (хвостов).
Хранилище шламов МОФ расположено в долине лога, удаленного от площадки фабрики на расстояние 5 км. Проектная емкость хранилища
3
составляет 12,6 млн. м , а ежегодное количество направляемых в него
-5
шламосодержащих стоков достигает 11000 тыс. м /год.
Шламохранилище по типу балочное, намывное, класс 1. Ограждающая дамба намывная, высотой до 78 м, длина по гребню 500м, средняя мощность отложений - 35 м. Площадь, занимаемая им, составляет 74,1 га.
При обогащении железных руд Горной Шории способом мокрой магнитной сепарации (ММС) на обогатительной фабрике происходит накопление благородных металлов в хвостах обогащения до содержаний, имеющих промышленное значение.
Вещественный состав хвостов МОФ изучался в Западно-Сибирском испытатальном центре (ЗСИЦ), аналитическом центре СО РАН, центре экспертных систем технологического аудита. Результаты спектрального
полуколичественного анализа пробы хвостов (табл. 1) показал преобладание и наличие в ней элементов Са, Si, А1, Mg, Fe, Си, РЬ, Аи, Ag.
Таблица 1. Результаты полуколичественного анализа пробы хвостов МОФ
Элемент Содержание, % Элемент Содержание, % Элемент Содержание, %
Si 10п Си 4-10"3 УЬ 1»10"4
Лі 8 РЬ 1-10"3 Оё <1*10'2
Mg 8 <3-10"5 и <3*10'2
Са >10 SЬ <1*10'2 ТЬ <1*10'2
Бе >3 Ві <3*10'4 Р <8*10-1
Мп 4-10"1 Лб <1*10'2 Ка 1
Сг <1*10'3 2п 6-10"2 К 1
Ті 2-10"1 Сё <1*10'3 Ьі <3*10'3
V 3-10"3 Sn <1*10'3 Sr 6-10"3
Со 3-10"3 Ое <1*10'3 Ва 1-10"2
Мо <3*10'4 Оа <1*10'3 Ли <1*10'3
<1*10'3 1п <1*10'3 Р1 <1*10'3
2г 3-10"3 Ве <1*10'4 Иg <1*10'2
ИГ <1*10'2 Sc <3*10'4 Ті <»1»10"3
№ <3*10'3 Се <3*10'2 В 3-10"4
Та <3*10'2 Ьа <3*10'3
№ 2»10"3 У <1*10'3
Установленные по спектральному анализу значимые химические элементы анализировались количественным химическим способом (табл. 2)
Таблица 2. Элементный состав пробы хвостов МОФ
Компонент Содержание, % Компонент Содержание, %
SiO2 34,50 ТІ02 0,31
Л1203 9,14 Р205 0,39
Бе203 общ 16,31 S 1,97
Бе20з 11,84 С02 8,30
Бе0 4,02 И20 0,26
Са0 21,20 2п 0,12
Mg0 5,30 Си 0,05
Мп0 0,98 РЬ 0,005
К20 1,10 шш 8,72
Ка20 0,75 Сумма 100
ИГД СО РАН были проведены дополнительные исследования материала проб отвальных хвостов МОФ с целью определения наличия в них благородных металлов, определения возможных технологий их переработки с комплексным использованием этого вида минерального сырья.
Исходным материалом для исследований служили керновые пробы, отобранные при разведочном бурении площадки хранилища шлама МОФ. Методика проведения геологоразведочных работ и опробования была разработана специалистами Западно-Сибирского геологического управления.
Размещение геологоразведочных скважин в ложе шламохранилища МОФ приведено на рис. 1.
Рис. 1. План размещения скважин
Для изучения геологического строения шламохранилища и отбора керновых было отбурено 15 скважин глубиной от 7 до 55 метров общим объемом 453,6 п.м.
Бурение скважин осуществлялось колонковым и ударно-канатным способом с применением буровых установок УРБ-2А-2 и УГБ-1ВС. Скважины бурились диаметром 93 - 108 мм с последующим их расширением под обсадные трубы диаметром 114 - 146 мм. Обсадка трубами
производилась для предохранения стенок скважин от обрушения и сохранения чистоты проб. С целью обеспечения высокого выхода керна и повышения достоверности отбора проб, шаг бурения с отбором пробы составлял 0,5 м.
Все скважины бурились вертикально, пройдены на всю мощность намывных грунтов с перебуром вмещающих пород ложа хранилища на 0,1 -
1,8 м. Скважины были размещены на 6 разведочных линиях. Расстояние между линиями 80 - 100м, между скважинами в линиях 40 - 100 м.
Бурение скважин сопровождалось геологической документацией керна с указанием выхода керна, структурных и текстурных особенностей пород.
Отбор керновых проб из скважин проводился сплошным опробованием толщи намывных шламов хранилища. Интервал опробования принимался равным 2 м. Керновые пробы формировались путем объединения частных проб, полученных за один шаг. После объединения материал проб взвешивался и тщательно перемешивался. Всего было отобрано 200 керновых проб.
В ходе исследований отбирались и малообъемные технологические пробы с последующим использованием гравитационных обогатительных установок (гидроциклоны, винтовые сепараторы) и флотацией исходных материалов.
Основными полезными компонентами шламохранилища МОФ, как техногенного образования, являются Аи, Со, Fe, S, Ag, и As.
Пробирным анализом в керновых пробах установлено содержание Аи от < 0,10 до 0,42 г/т. Более высокое стабильное содержание Аи (0,12 - 0,36 г/т) отмечено в районе дамбы (скв.15). На участках, примыкающих к прудковой зоне, содержание Аи < 0,10 г/т (скв. 4, 10, 13). На большей части разбуренной площади хранилища, участки с повышенным содержанием Аи (0,20 - 0,42 г/т) приурочены к верхней и средней части разреза. Мощность их составляет 2 - 4 м. Максимальные содержания отмечены в южной и юговосточной частях участка (скв. 1,12).
Содержание кобальта имеет большой размах от 0,0039 до 0,014 %. Значения средневзвешенных содержаний кобальта по пересечениям изменяются незначительно от 0,0057 до 0,0096 %.
Отмечено более высокое содержание кобальта в юго-восточной части участка основных работ (скв. 8,12,14).
Железо относительно равномерно распределяется по площади и глубине. Содержание общего железа колеблется от 8,53 до 14,08 %, магнетитового от 0,70 до 4,25 %. Средневзвешенные содержания по пересечениям изменяются для общего железа от 9,72 до 12,23 %, для магнетитового от 1,53 до 2,83 %.
Содержание серебра по результатам пробирного анализа в основном менее 2,0 г/т. Более 2,0 г/т серебра (2,0-3,18 г/т) отмечено в южной части участка (скважины 3,9,11,12).
По результатам приближенно-количественного спектрального анализа содержание серебра в пробах от 0,5 до 7 г/т. Содержание остальных элементов незначительное.
Ситовой анализ проб (табл. 3) показал, что зернистый материал (-2,0 + 0,045 мм) составляет 65 % от общей массы. Характерной особенностью является наличие большого количества шламового класса менее 0,045 мм (51,7 %), причем в крупности - 0,02 + 0 мм присутствует 35 % материала проб.
Данные табл. 3 показывают, что материал представлен мелкими классами и пригоден для использования в обогатительных процессах без дробильно-измельчительного оборудования.
Таблица 3. Гранулометрический состав материала пробы хвостов
Классы, мм Выход, % массовый
-2,0 + 1,0 0,2
-1,0 + 0,5 2,2
-0,5 + 0,25 12,6
-0,25 + 0,1 22,5
-0,1 + 0,045 10,8
-0,045 + 0,020 16,7
-0,020 = 0 35,0
Исходный материал (-2 +0мм) 100,0
Из всех проб, по которым был химический анализ, была сформирована средняя проба. Общая масса средней пробы составила 170 кг. Данные по содержанию металлов в объединенной средней пробе приведены в табл. 4.
Таблица 4. Содержание полезных металлов
Количество проб Содержание металлов в %, а для золота в г/т
Си 2п Лб Со Б Гбобщ Гбмагн Ли
15 0,059 0,119 0,032 0,0074 1,28 10,23 1,66 0,616
Таким образом, содержание золота в средней пробе (Аи=0,616 г/т) имеет промышленную кондицию и представляет значительный интерес.
Предварительные исследования, которые провел ИГД СО РАН по извлечению золота из техногенных образований МОФ, показывает перспективность работ и выбранного направления.
При использовании гравитационного метода обогащения (центробежной сепарации) достигнуто максимальное извлечение золота 93 % при степени концентрации по золоту от 8 до 23 (в зависимости от исходного содержания золота в пробе). При этом в одну стадию из хвостов получен черновой гравитационный концентрат с содержанием золота 3,8 г/т (при выходе 11,7
Учитывая, что золото в шламах МОФ тонкое и большая часть находится в свободном состоянии, оно может быть извлечено в коллективные золотосульфидные концентраты методами флотации и гравитации. Из концентратов золото извлекается амальгамацией и цианированием.
Проведенные инженерно-геологические исследования техногенных образований использованы для технико-экономического обоснования переработки шламохранилища Мундыбашской фабрики и выполнения проекта строительства модульного обогатительного комплекса регионального значения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент РФ №2190027. Способ переработки отходов железорудного производства // Фрейдин А.М., Филиппов П.А., Гайдин А.П. и др. Опубл. в БИ № 27, 2002.
2. Филиппов П.А. О потенциале техногенных образований рудников Западной Сибири // ФТПРПИ. - 2008. - № 4, с. 71-77.
© П.А. Филиппов, А.П. Гайдин, 2009
