Научная статья на тему 'Метопы улучшения качества минерального сырья техногенных месторождений'

Метопы улучшения качества минерального сырья техногенных месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
77
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Метопы улучшения качества минерального сырья техногенных месторождений»

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»

МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 2 «РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ»

А.Е. Воробьев, д.т.н., с.н.с.

Московский государственный горный университет

МЕТОПЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ

При разработке рудных месторождений часть полезных компонентов поступает в отвалы пустых пород и склады бедных руд (некондиционной рудной массы). Применение геотехнологических методов, в частности, кучного выщелачивания для переработки горной массы с чрезвычайно низким содержанием полезных компонентов не всегда целесообразно. В этой связи назрела необходимость поиска новых решений проблемы комплексного освоения недр [ 1 ].

Анализ современных методов отва-лообразования показывает [ 2 ], что возможно целенаправленное улучшение свойств части хранимых горных пород при обеспечении условия для активного взаимодействия их компонентов. Это позволяет перевести техногенные минеральные объекты (ТМО) в разряд техногенных месторождений (ТМ). Нами разработана лицензионная ресурсовоспроизводящая технология, основанная на перераспределении компонентов в отвальном массиве [ 3 - 5 ]. Она включает укладку ( селективную или комбинированную) разнокачественной горной массы, содержащей полезные компоненты, и создание геохимических барьеров, обуславливающих резкую смену геохимической обстановки в отвальном массиве. В процессе специальной обработки горной массы происходит растворение, миграция и последующее осаждение соединений полезных компонентов в зоне действия барьеров, что повышает концентрацию металлов в локализованном объеме горной массы и

способствует эффективной ее переработке традиционными методами.

При реализации метода внутриот-вального обогащения ТМО и их участки формируют из горных пород с различными свойствами и содержанием полезных компонентов. С учетом того, что процесс концентрации последних в обогащаемых слоях сопровождается снижением содержания в остальной части ТМО, минимальное содержание компонента в горных породах, пригодных для внутриотвального обогащения, определяется их выражения:

где VI - общий объем горных пород формируемого ТМО, м3;

С/ - минимально допустимое содержание полезного компонента в горных породах ТМО, %;

У2 - объем горных пород, содержание полезного компонента в которых в процессе внутриотвального обогащения снизилось, м3;

Сг - содержание полезного компонента в объеме К? после внутриотвального обогащения, %;

Ст - минимальное промышленное содержание полезного компонента в конкретных условиях, %;

У,„ - минимальный объем рудной массы ( с содержанием компонента Ст), который целесообразно вовлекать в переработку, м3.

Составными частями ресурсовоспроизводящей технологии являются методы

химического, физико-механического, электрохимического, электромагнитного, радиационно-химического и бактериального внутриотвального обогащения. В качестве классификационных признаков были приняты факторы определяющие процессы растворения, миграции и переосаждения компонента в массиве ТМО. В этой связи следует различать методы электрохимического внутриотвального обогащения (обуславливающие преимущественно выщелачивание полезного компонента) от электромагнитного (обеспечивающего его миграцию). Систематизация методов внутриотвального обогащения, позволяет четко распределить методы формирования ТМО, технологические процессы и их параметры, а также дает возможность уточнить пути перевода ТМО в категорию ТМ.

Для осуществления процесса концентрации какого-либо полезного компонента на геохимическом барьере его высокое содержание в мигрирующих потоках не является обязательным. Если локализованный участок отвального массива служит барьером только для одного или нескольких элементов (соединений), а у остальных интенсивность миграции на этом участке не меняется, то даже при низком содержании рассматриваемого полезного компонента в мигрирующем потоке его концентрация на геохимическом барьере может со временем стать значительной.

Одна из наиболее характерных и относительно просто реализуемых схем формирования ТМ ( обеспечивающая химическое внутриотвальное обогащение) состоит в чередовании слоев разнокачественных пород с контрастными геохимическими свойствами.

Первоначальное количество Qвн полезного компонента, содержащегося в выщелачиваемом слое, равно:

(-Р \ '

6» = ■ у в • Ст, кг (2)

“с

где Ув - объем выщелачиваемого слоя, м3;

Рв - пористость горных пород;

Крв - коэффициент разрыхления выщелачиваемого слоя;

Тв . объемный вес выщелачиваемого слоя, кг/м3;

Свн - начальное содержание полезного компонента в слое.

Эффективное использование метода внутриотвального обогащения возможно при условии, что содержание полезных компонентов в обогащаемом слое по меньшей мере достигает промышленных значений Спр. Для этого должно произойти растворение в выщелачиваемом слое, перераспределение в отвальном массиве и осаждение в обогащаемом слое некоторого количества компонента, минимальное значение которого составит:

где Сок, Свк - содержание полезных компонентов соответственно в обогащаемом и выщелачиваемом слое по завершении процесса внутриотвального обогащения (возможными потерями полезных компонентов за счет миграции растворов за пределы ТМ в данном случае пренебрегаем).

При этом необходимо выполнение условия: Сок> Спр, следовательно,

Для характеристики процесса растворения полезных компонентов в выщелачиваемом слое могут быть использованы известные из геохимии зависимости, позволяющие при заданных характеристиках горных пород и применяемых активных агентов рассчитать изменение концентрации полезных компонентов в выщелачиваемых слое в любой момент времени.

Расчетное значение мощности выщелачиваемого слоя Мв экспериментально

Щтт = Яон(С„р - Сон), кг (4)

уточняется из условия эффективной обработки его раствором активного агента.

Продолжительность процесса внутриотвального обогащения определяется не столько скоростью химических реакций, сколько скоростью подвода растворителя и миграции растворов в ТМО. Миграция растворов соединений полезных ископаемых характеризуется скоростью их инфильтрации в пористую разрушенную среду [ 5 ].

Геохимические уравнения для определения параметров барьеров довольно сложны и нося г приближенный характер. На практике в каждом конкретном случае необходимо экспериментально уточнять объем обогащаемого слоя Уо, требуемого для осаждения мигрирующих полезных компонентов.

Следует отметить, что поскольку параметры выщелачиваемого и обогащаемого слоев тесно взаимосвязаны, их определение должно носить итеративный характер.

Продолжительность внутриотвального обогащения Т складывается из времени растворения полезных компонентов (тт = 30 сут), их миграции (часы) и переосаж-дения (часы) в обогащаемом слое. Однако в реальных условиях необходимо учитывать перемежаемость и совмещение данных процессов.

На практике для различных условий значения Т могут варьировать от нескольких недель до нескольких лет, что, учитывая, как правило, длительные сроки хранения полезных компонентов в отвалах и руд-

ных складах, в большинстве случаев является вполне приемлемым [ 6 ]. Расчетные значения высоты слоев разнокачественных пород находятся в пределах от 2-5 м до 1520 м, что также соответствует как распространенным на практике параметрам отвалов и складов, так и возможностям используемого на карьерах горного оборудования.

Дренажный слой, укладываемый в основании ТМО, должен обеспечивать эффективную фильтрацию растворов, и его мощность по опытным данным составляет 0,5 - 1,0 м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трубецкой К.Н. Развитие новых направлений в комплексном освоении недр. - М.: ИПКОН АН СССР, 1990.

2. Воробьев А.Е. Техногенные объекты и их группировка // Технология добычи и усреднения руд на месторождениях Средней Азии. - Фрунзе: Илим, 1989.

3. Трубецкой К.Н., Воробьев А.Е., Чекушина Т.В. и др. Способ создания техногенных месторождений. Патент РФ 2065051, 1996.

4. Трубецкой К.Н., Воробьев А.Е. Основы ресурсовоспроизводящих технологий складирования и хранения некондиционного минерального сырья // Горный журнал № 5, 1995. С. 47 - 51.

5. Трубецкой К.Н., Воробьев А.Е.,, Чекушина Т.В. и др. Способ внутриотвального обогащения редкоземельных некондиционных руд. Патент РФ № 2065052, 1996.

6. Трубецкой К.Н. и др. Обоснование объемов и сроков освоения техногенных месторождений // Горный журнал № 2, 1988.

©А.Е. Воробьев

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.