CC BY
30
Ю.Г. Щукин, О.М. Чихачёв
МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
И И роведенными лабораторными и промышленными иссле-
-Ж.Л. дованиями установлена взаимосвязь интенсивности воздействия взрыва зарядов ВВ в карьерах и качества минерального сырья, поступающего на переработку. Это раскрывает возможность улучшения результатов обогащения за счет выявления методов воздействия взрывания руды в карьерах, обеспечивающих лучшее раскрытие минеральных агрегатов, их разупрочнение по границам срастания и соответствующее увеличение содержания полезных компонентов в предварительно обогащенном продукте, полученном грохочением или сепарацией на стадии механического дробления, и выход этого продукта.
Наиболее простым и доступным методом интенсификации воздействия взрыва зарядов ВВ в карьерах на минеральное сырье является дифференциация удельного расхода ВВ обратно или прямо пропорционально содержанию полезных компонентов на взрываемом участке. В зависимости от контрастности по физикомеханическим свойствам безрудной и рудонесущей массы, характера контактов жил, прожилков и их мощности, характера и интенсивности геологических изменений пород, например, около жильного метасоматоза, характера распределения полезного ископаемого (ПИ) в рудовмещающей массе, установленных на основании геологоразведочных данных, эксплуатационного опробования скважин.
Поскольку удельный расход ВВ для одних частей блоков увеличивается, для других уменьшается, за счёт сохранения баланса общего увеличения расхода материалов не будет. При этом, если удельный расход ВВ, определённый в соответствии с рекомендациями, окажется меньше установленного расчётами по типовому проекту буровзрывных работ (БВР) предприятия, при взрывании
массива принимают последний. На основании проведенных исследований для флюоритового месторождения Рекомендованные значения удельного расхода ВВ при взрывании флюоритовой руды в карьере
№ им Содержание флюорита в исходной руде, % Рекомендуемый удельный расход ВВ, кг/м3
1 25 0,42
2 26 0,48
3 27 0,53
4 28 0,57
5 29 0,61
6 30 0,64
7 31 0,67
8 32 0,70
9 33 0,72
10 34 0,73
11 35 0,74
12 36 0,75
13 37 0,75
14 38 0,75
15 39 0,74
16 40 0,73
17 41 0,71
18 42 0,68
19 43 0,66
20 44 0,63
21 45 0,59
22 46 0,54
(таблица) рекомендованы значения удельного расхода ВВ в зависимости от содержания руды в блоке.
Разновидностью описанного метода является применение комбинированных скважинных зарядов, при этом на участки руд, которые необходимо разупрочнить, закладывают более мощные, бризантные ВВ. За счёт наложения фронтов взрывных волн разных зарядов, искривления фронта детонации и воздействия более бризантных ВВ улучшается разупрочнение минеральных агрегатов. В нижние части скважин, заполненные водой, помещают водоустойчивые ВВ. На флюоритовом карьере нижние части скважин заряжали гранулотолом в количестве 220 кг (5,5 м длины скважин), а верхние - 100 кг граммонита 30/70 (2,5 м длины скважины). Нижняя часть зарядов инициировали в первую очередь. В результате повышается степень и равномерность дробления, средний линей-
ный диаметр куска снижается с 400 до 350 мм, содержание флюорита в обогащённом продукте повышается на 4 %.
Другой разновидностью способа является использование конверсионных ВВ для взрывания участков руд, требующих лучшее разупрочнение. Эти же ВВ используют в комбинированных зарядах в качестве водоустойчивых ВВ, помещаемых в нижние части скважин. В результате наблюдается лучшее разупрочнение минеральных агрегатов, за счёт чего увеличивается содержание полезных компонентов в обогащённом продукте.
На известняковом карьере скважины, пробуренные в некондиционном сырье, заряжали комбинированными зарядами. Нижнюю часть - гранипорами №4, верхнюю - граммонитами 79/21. При большой обводненности блоков проточной водой, где использование неводоустойчивых граммонитов для заряжания верхних частей скважин невозможно, а применение гранулотола не имеет технологического и экономического смысла, заряжание скважин, пройденных в некондиционных известняках, производили только гранипорами. При таком взрывании наблюдается переход в класс крупности дроблёной руды "10 мм" оксида серы, который по существующей технологии производства является вредной примесью. Это создаёт условия для вовлечения в переработку некондиционного известняка
Повышение качества минерального сырья, поступающего на переработку, достигается не только дифференциацией удельного расхода ВВ.
Рекомендован способ отбойки руды, в соответствии с которым между рядами основных скважин бурят дополнительные, незаря-жаемые скважины, которые заполняют поверхностно-активными веществами в количестве, пропорциональном содержанию полезных компонентов. При этом достигается лучшее разупрочнение массива, а поверхностно-активные вещества не подвергаются преждевременному разложению от воздействия высоких температур взрыва зарядов ВВ. Количество поверхностно-активных веществ, для незаряжаемых скважин определяется исходя из его удельного расхода в процессах обогащения. При использовании способа для отбойки карбонатных пород средней крепости среднее содержание флюорита-39,9 %, пробуриваются взрывные скважины глубиной 12,5 м, по сетке 5,5х5,5 м, ВВ - граммонит 30/70 в количестве 160-240 кг на скважину. Незаряжаемые скважины проходят на глубину, соответствующую высоте уступа 10 м.
Поверхностно-активное вещество - флотол 7,9. Скважины, пробуренные в породах, с содержанием флюорита, равном средневзвешенному, заполняются в количестве 400 л. При меньшем содержании флюорита количество поверхностно-активных веществ, заливаемых в скважину, уменьшается, при большем - увеличивается из расчёта 20 л на 1 % изменения содержания. При производстве взрыва в зоне скважин, заполненных флотолом 7,9, возникают высокие давления. Поверхностно-активные вещества проникают в устья трещин горных пород, создают на границах сростков минеральных зерен высокие напряжения, способствующие образованию зачатков трещин второго порядка, что способствует эффективному разупрочнению, селективному раскрытию сростков на последующих стадиях механического дробления. Кроме того, частицы поверхностно-активных веществ оседают на кусках руды и в трещинах, что также способствует лучшему механическому дроблению. Следовательно, вещества в меньшей степени подвергаются воздействию высоких температур, что существенно повышает эффективность их использования по сравнению с закачкой их в скважины вместе с ВВ. Применение способа на флюоритовом карьере позволяет повысить содержание полезного компонента в обогащённом продукте на 4-6 %, ведёт к возрастанию эффективности флотации.
Качество минерального сырья, поступающего на переработку, улучшается и при использовании способа взрывного разрушения горных пород, включающего бурение основных скважин рядами, параллельными бровке откоса, с размещением скважин на блоке в вершинах равносторонних треугольников с расстоянием между скважинами а =1,33W. Здесь W - величина линии сопротивления по подошве и дополнительных скважин в геометрическом центре каждого треугольника, обращённого основанием к откосу, заряжание основных скважин зарядами ВВ и порядное короткозамедленное взрывание. С целью повышения степени и равномерности дробления, основные скважины, составляющие вершины предыдущего ряда треугольников и скважины, составляющие основания треугольников последующего ряда от бровки откоса, бурят на расстоянии равном (0,3^0,8)В. В - высота равносторонних треугольников, а взрывание зарядов, размещенных в вершинах равносторонних треугольников, производят одновременно. Если ширина блока не кратна расстоянию между скважинами в треугольнике (В) и расстоянию между треугольниками, то на расстоянии W от бровки усту-
па пробуривают ряд скважин, расстояние между которыми А = 1,33W, на расстоянии В1 = (0,3^0,8)В от ряда скважин в шахматном порядке проходят ряд треугольников скважин с незаряжаемыми скважинами в шахматном порядке в их геометрическом центре.
Расположение свободной поверхности в виде пустой скважины на пути распространения взрывных волн является своеобразным генератором волн сжатия и отражения. При распространении ударных волн, волн напряжений с трёх равнорасположенных расстояний вершин треугольников к пустой скважине многократно увеличивается генерирование волн сжатия и отражения. Возникновение большого количества отражённых ударных волн либо волн напряжений существенно повышает трещинообразование массива, рост и расширение трещин, способствует образованию зародышей и трещин второго порядка на границах сростков минералов, разупрочнению и селективному раскрытию сростков минералов по их границам. И приводит к разрушению минеральных агрегатов при механическом дроблении и их разделении грохочением на обогащённый продукт и пустую породу.
Испытания способа производились на свинцово-цинковом карьере в блоках сложного геологического строения. Категория по взрываемости - У1-УИ, высота уступа - 12 м, глубина скважин - 14 м, диаметр скважин - 105 мм, удельный расход ВВ - 0,6 кг/м3. Расстояние между скважинами в треугольниках - 4 м, высота треугольников - 2,1 м, расстояние между треугольниками скважин по ширине блока - 3,6 м.
В результате, в сравнении с участками блоков, взорванных по технологии комбината, повышается степень дробления, улучшается проработка подошвы за счёт повышения содержания полезных компонентов в обогащённом продукте на 3-8 % и выхода этого продукта. Улучшается эффективность процессов флотации на обогатительной фабрике.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Щукин Ю.Г. - ФГУДП "Арсенал",
Чихачёв О.М. - ОАО "Ачинский глинозёмный комбинат".
© И.П. Бибик
