CC BY
54
УДК 622.342.1; 622.362.3 В.С. Литвинцев
НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ
Семинар № 16
Исследования по проблеме рационального освоения россыпных месторождений благородных металлов являются актуальными ввиду значительных научно-технологических и организационно-экономических трудностей решения поставленных и возникающих в этой области новых научных задач.
Россыпи остаются одним из важных источников получения золота и некоторых других ценных компонентов. Их доля в общем объеме добычи золота в России составляла в конце двадцатого века 70-75 % [1], однако в начале третьего тысячелетия наметился определенный спад в добыче россыпного золота. Это во многом обусловлено тем, что запасы и прогнозные ресурсы золота в россыпях составляет соответственно 20 и 10 % от общего количества, что характеризует низкий уровень сырьевой базы россыпной золотодобычи, но, как считают многие специалисты [1, 2, 3], значение россыпных месторождений золота в ближайшей перспективе не изменится даже за счет ввода в эксплуатацию ряда коренных месторождений. Уровень добычи золота из россыпей во многих регионах останется на уровне 25-50 % от общей добычи. В настоящее время в основных районах россыпной золотодобычи разведано около 5000 россыпных месторождений, причем 80 % их имеют запасы менее 500 кг, однако
они способны обеспечить сложившийся уровень добычи золота из россыпей в течение 10-15 лет [3]. В то же время перспективы Дальневосточного региона России в расширении минерально-сырьевой базы огромны. Товарная стоимость недр Дальневосточного экономического района (1067 млрд. долл. США) уступает только Северному, Уральскому, Восточно-Сибирскому и Западно-Сибирскому районам, имея удельную ценность недр всего 74 тыс. долл. на квадратный километр. Это ярко подчеркивает тот факт, что на данной огромной территории еще много не обнаруженных и слабо изученных минеральных объектов, в том числе россыпной и рудной золотодобычи, особенно глубокозалегающих [4]. Весьма существенные запасы горной массы (несколько миллиардов кубических метров) и прогнозные ресурсы золота (свыше 5000 т) техногенных россыпных образований характеризуют эти объекты как важный резерв минерально-сырьевой базы золотодобычи [2]. Ухудшение качественного состава природных минеральных объектов, размещение их в не освоенных районах при отсутствии инфраструктуры, постоянный рост цен на горюче-смазочные материалы и электроэнергию требует создания и научного обоснования новых или совершенствования традиционных технологий разработки
" Аяно-Майский район
■Тугуро-Чумиканский район
- Охотский район
-А— р-н П. Осипенко
V
Динамика добычи россыпного золота в северных районах Хабаровского края [2]
россыпных месторождений, повышения эффективности переработки продуктивной горной массы и извлечения ценных компонентов. Такая постановка вопроса актуальна не только для крупных горнодобывающих предприятий, реализующих от одной до нескольких десятков тонн металла, но, в первую очередь, для мелких и средних недропользователей. Так, в Магаданской области в 2005 году из-за экономических трудностей не смогли начать добычу золота 30 % старательских артелей, а многие артели добыли всего от 2-х до нескольких десятков килограмм металла. Ряд артелей в Амурской области уже сейчас добывают по 10-12 кг золота, поэтому при сохранении нынешней ситуации с ценами на энергоносители они прекратят свое существование.
В Хабаровском крае истощение минерально-сырьевой базы россыпного золота приводит ".... к завершению функционирования этой отрасли в ряде районов Хабаровского края. Так практически без россыпной золотодобычи остался Охотский район, существенно снизились показатели в
Аяно-Майском и П. Осипенко районах (рисунок)" [6].
Однако есть предпосылки того, что постепенно ситуация будет изменяться в лучшую сторону. Так, в Амурской области почти все поступившие средства федерального бюджета для целей разведки месторождений полезных ископаемых будут направлены на разведку россыпных месторождений. В Программе «Основные направления деятельности Администрации Магаданской области на период до 2008 года» в качестве приоритетного направления определена государственная поддержка россыпной золотодобычи.
Перспективы увеличения золотодобычи в Дальневосточном регионе связываются с вводом в эксплуатацию рудных месторождений (месторождения Авлаяканский, Нонинский, Алба-зинов Хабаровском крае, строительство новых горнорудных предприятий на месторождениях Биркачан, Тидит, Сопка кварцевая, Игуменовское, Павлик, Гольцовое, геологоразведочные работы на крупнообъемных месторождениях узлов Декдекана, Чай-Урьи, Ат-Уряха, Оротукана в Мага-
данской области, запланированы выдачи лицензий на разработку рудных и россыпных месторождений Соболиная Падь, Глухое, Криничное, Приморское, Бешеная в Приморском крае и др.).
В ближайшем будущем существенное повышение эффективности процессов добычи и переработки минерального сырья маловероятно, так как в мировой практике затраты по различным технологическим процессам стабилизировались и длительное время находятся на относительно низком уровне. Значительные резервы повышения эффективности освоения недр связаны со структурными преобразованиями комплекса технологий добычи и переработки минерального сырья и новыми (ресурсовоспроизводящими) функциями горных технологий [7]. В этом плане развиваемое в ИГД ДВО РАН новое научное направление - формирование обогащенного пласта техногенного россыпного месторождения - является весьма перспективным в научном, технологическом, экономическом и социальном отношениях.
Из-за сложности строения техногенных россыпных месторождений, обусловленной их гетерогенной природой [8], утвержденные инструктивные материалы, регламентирующие методику оценки и разведки техногенных россыпных объектов до сих пор не существуют. При оценке золотоносности отвальных комплексов россыпей должны проводиться ревизионные работы, направленные на выяснение условий залегания отвального комплекса, а также на оценку содержания в нем свободного и связанного золота. Ревизии должны подвергаться не только га-ле-эфельные отвалы, но и илистые отложения прудов-отстойников, где может быть высоким уровень накоп-
ления связанного дисперсного и коллоидного золота.
При разведке россыпей недостаточно точно определяется содержание золота, особенно самородков, а также мелкого, тонкого и золота "трудных" форм - чешуйчатого, пластинчатого, в «рубашке» и т. п. Это ведет к недооценке продуктивности как отдельных объектов, так иногда и целых территорий. При этом более половины рудных запасов не вовлекается в отработку, поскольку не найден экономически приемлемый способ их добычи при заданных геологами параметрах: содержание золота, нормативы его потерь и разубо-живания при добыче, извлечение при переработке [9].
Проведенные экспериментальные исследования с применением более эффективных обогатительных средств улавливания показывают, что на ряде россыпей содержание весьма мелкого золота в общем его балансе составляет 30-100 %. Это заставляет по иному взглянуть на генетические принципы формирования россыпных месторождений и строение массива россыпей [10].
С появлением гравитационных обогатительных аппаратов нового поколения, позволяющих извлекать свободное мелкое и тонкое золото (МТЗ), техногенные месторождения должны стать объектом особого внимания недропользователей в связи с выявлением в них значительного содержания МТЗ, что позволяет в большинстве своем вести рентабельную отработку отвального комплекса россыпей. В условиях жесткой конкуренции научно-технический прогресс должен быть нацелен на постоянное совершенствование горно-перерабатывающих производств [11].
В Хабаровском крае по методике ВИЭМСа определены ресурсы мало-
продуктивных россыпных объектов, расчетные показатели рентабельной отработки которых позволяют вовлекать их в эксплуатацию [12]. Оценка рентабельности разработки россыпей проведена дифференцированно: по экономическим районам Хабаровского края с учетом особенностей горногеологических условий и по вариантам применяемой технологии добычи.
Значительные потенциальные ресурсы таят в себе россыпные месторождения сложного строения и глубокого залегания, о чем свидетельствуют результаты исследований уникальной Куранахской россыпи [13].
Погребенная россыпь Большого Куранаха (республика Саха-Якутия) является самым крупным промышленным месторождением на территории России. Разрабатывается с 1983 года драгой с черпаками 250 литров и роторным комплексом с береговой обогатительной фабрикой (БОФ). Пески погребенной россыпи Б. Куранаха уникальны по гранулометрическому составу: доля класса -0,1 мм составляет 32-48 %, крупнее 1 мм - 45-53 %, валунов - 4 %. Выход тяжелой фракции составляет около 1 %.
В песках Куранахской россыпи выделяется две основные разновидности самородного золота:
а) преобладающая (80 %) с уплощенными дисковидными частицами, размер которых колеблется от 20 мкм до 3 мм, большую часть составляют частицы размером 0,1-0,5 мм. Значительная часть золотин покрыта пористым футляром из гидроокислов железа.
б) «платиновая» разновидность (с примесью ферроплатины) представлена комковидными хорошо и умеренно окатанными частицами крупностью от 50 до 200 мкм, т.е. попадает в категорию МТЗ. Поверхность золо-тин гладкая, без признаков коррозии.
Доля «платинового» золота не больше 20 %.
В технологическом отношении обе разновидности являются неблагоприятными для извлечения традиционными гравитационными аппаратами.
Увеличение золотодобычи может быть связано с появлением новых технологических решений, более эффективного оборудования для добычи обводненного россыпного сырья, эффективного улавливания МТЗ уплощенной формы, высокопроизводительной и доступной по цене техники, обеспечивающей выемку крупных объемов горной массы.
В то же время существуют технические возможности реализации различных решений по подготовке месторождений с изменением горнотехнических условий.
Например, использование способа разработки глубокозалегающих месторождений с заблаговременным формированием выработанного пространства в виде пионерного карьера эффективно при современном уровне развития горнодобывающего оборудования до глубины 100-200 м [7]. Этот способ возможен и при разработке глубокозалегающих россыпных месторождений.
В настоящее время накоплен значительный научный потенциал и производственный опыт освоения россыпных месторождений подводным способом, однако ухудшение минерально-сырьевой базы россыпной золото добычи, вовлечение в эксплуатацию россыпей сложного строения и залегания затрудняют возможности использования дражного флота. Для решения проблем, препятствующих эффективной эксплуатации драг, предлагаются следующие направления совершенствования подводного способа разработки россыпей, актуальные и в современный период [14]:
- изыскание и внедрение новых технологических схем дражной разработки глубоких россыпей. Например, в ИГД ДВО РАН разработана технология послойной отработки глу-бокозалегающей россыпи с предварительным водопонижением, добычей песков драгой средней глубины черпания и переработки песков на БОФ;
- реконструкция дражного флота и технологии подготовки крепких, ва-лунистых, глинистых и мерзлых россыпей (реструктуризация продуктивного пласта);
- повышение извлечения золота из россыпей, особенно при переходе на отработку дражных отвалов, за счет дополнительного извлечения металла из эфельных потоков непосредственно в едином технологическом цикле;
- разработка рациональных схем управления водоснабжением дражных разрезов;
- сокращение площадей горных отводов за счет рационального размещения обезвоженных хвостов (технология ИГД ДВО РАН);
- разработка эффективных технологических схем размещения отвалов вскрыши и восстановления нарушенной поверхности.
Кроме природных факторов на характер распределения золота в продуктах отвального комплекса драг значительное влияние оказывают технические и технологические факторы - технология драгирования, обогащения, механизм отвалообразования и др. [15].
Потери золота на плотике относятся к эксплуатационным, однако происхождение их обусловлено технологическими и техническими факторами, в том числе несовершенством процесса зачистки плотика черпако-вой цепью. Конструктивные особенности черпаковой рамы и черпаков таковы, что зачерпываемый материал
в виде обводненной пульпы перемещается в черпаке, открытом к низу на расстояние 3-3,5 м. На этом отрезке металл, который тяжелее пульпы более чем в 7 раз, быстро проникает в западины и трещины плотика. Полностью разрушить скальный плотик чер-паковой цепью не удается, поэтому после отработки россыпи остается искусственно обогащенный припло-тиковый слой песков.
Установлено, что содержание золота в песках данного слоя в 5-10 раз выше, чем в среднем по горной массе. Прямые расчеты количества металла, оставленного на плотике, позволяют говорить о 8-20 % потерь от объема добычи по блоку. Погребенные высокоглинистые россыпи разрабатывают, главным образом, открытым способом с применением средств гидромеханизации. Размыв глин на гидровашгерде и гидромониторами, гидравлический транспорт пород на обогатительное оборудование способствуют улучшению дезинтеграции песков, что создает предпосылки удовлетворительного извлечения из них ценных компонентов. Для повышения качества дезинтеграции песков необходимы научные изыскания с целью обоснования новых технических решений.
При разработке мелкозалегающих россыпей может эффективно применяется скреперно-бульдозерный способ с промывкой песков на мобильных шлюзовых или скрубберных установках. При этом способе разработки обеспечивается визуальный контроль качества зачистки плотика.
Рентабельная отработка россыпей с незначительными запасами может производиться с использованием мобильных драг блочно-модульной конструкции с автономным или сетевым энергоснабжением, а также драг с роторно-всасывающим рабочим орга-
ном, позволяющих качественно извлекать богатые пески из западений и трещин плотика.
Отечественные и зарубежные фирмы выпускают небольшие мобильные драги, обычно блочной конструкции. Иргиредмет разработал две конструкции таких драг - производительностью 50 и 75 м3/ч (модели 50Д и 82250). В Китае производится 7 моделей быстро монтируемых драг облегченного типа системы «Цзиньхуа». Для их транспортировки может быть использован автотранспорт грузоподъемностью до 10-12 т; необходимое время для монтажа - от 1 до 4 недель [16].
Стоимость мобильных китайских драг 200-800 тыс. дол. США в зависимости от производительности. Стоимость отечественных блочно-модульных драг соответствует 350-400 тыс. дол. США [17, 18, 19]. Поставщик для предприятий России - Иргиредмет.
Фирма «Keene Engineering INC» также изготавливает и поставляет несколько моделей мини-драг. Они имеют различную (от 0,5 до 20 м3/ч) производительность; подача пульпы по принципу землесоса, обогащение по шлюзовой схеме. Некоторые модели комплектуются для доводки концентратов шлюза дополнительно концентратором «Gold Screw Automatic Panner» (GSW) [20]. Более производительные мини-драги применяются в качестве основного обогатительного оборудования при добыче золота из техногенных россыпей. Мини-драги (например, модель 5109РН производительностью до 6,5 м3/ч) могут успешно применяться при опробовании лежалых техногенных отвалов и отходов текущей добычи. Попытка использования мини-драг для обогащения техногенной россыпи была предпринята в Якутии [21]. Авторы при-
водят результаты пробной эксплуатации мини-драг и делают вывод о высокой перспективности их использования для добычи золота малыми предприятиями. Обслуживают оборудование 2-3 чел. в смену.
Для выемки песков из глубоких за-падений в гидравлических разрезах и зачистки плотика (включая межшаго-вые целики) на дражных полигонах в МГГА разработана установка, основным рабочим органом которой является эжекторный наконечник кольцевого типа [22]. Экспериментально изучена полнота выемки тяжелых частиц с различной гидравлической крупностью золота с поверхности плотика в широком диапазоне изменения скоростей всасывания. Основными критериями оценки полноты извлечения зерен тяжелых металлов служили диаметр и глубина активной зоны забора гидросмеси, т. е. ее параметры, в пределах которых обеспечивалась полная выемка тяжелых частиц. Проведенные исследования показали, что для эффективного засасывания тяжелых минералов с удельным весом 15-19 г/см3 необходимы скорости всасывания более 8-10 м/с. Этим требованиям удовлетворяет эжекторный наконечник кольцевого типа, имеющий небольшие габариты и массу. В ИГД ДВО РАН создан полый щелевой экран, обеспечивающий требуемую скорость водяных струй для подъема крупных фракций золота.
Анализ результатов исследований многих организаций (МГРИ, ЦНТИ, МГГУ, Иргиредмет и др.) позволяет утверждать, что использование прогрессивных экологически безопасных технологий разработки россыпей может увеличить годовые объемы добычи металла при относительно небольших капитальных вложениях и оптимальных структурах механизации, а
также в определенной степени понизить минимально промышленное содержание металла в разрабатываемых россыпях [23].
Необходимо отметить, что в современном периоде освоения рудных и россыпных месторождений цветных и благородных металлов не произошло кардинального изменения технологий их разработки и применяемого оборудования, недостаточно учитывается многообразие генетических особенностей формирования месторождений, их природных и горно-технологических характеристик. Поэтому приоритетными направлениями научных исследований являются: воспроизводство, добыча и рациональное использование минерально-сырьевых
1. Мигачев И.Ф., Кривцов А.И. Начальный потенциал и перспективы россыпной золотоносности Российской Федерации / Минеральные ресурсы. - № 3. - 1998. -С.11-15.
2. Беневольский Б.И., Шевцов Т.П. О потенциале техногенных россыпей золота Российской Федерации /Минеральные ресурсы. - № 1. - 2000.- С.14-18.
3. Емельянов В.И., Гудовичев В.В. Основные направления развития россыпной золотодобычи в Российской Федерации/ Открытые горные работы. - № 2. - 2000. -С.28-31.
4. Состояние, проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности России и стран СНГ / Яковлев В.Ё. // Сб. научн. Тр. ИГД УрО РАН: Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельников-ские чтения). Доклады междунар. Конф. (610 июля 1998 г.).-т. 4.-Екатеринбург.-1998.-С.3-36.
5. Природопользование Дальнего Востока и Северо-Восточной Азии: потенциал интеграции и устойчивого развития / под ред. А. С. Шейнгауза.-Владивосток; Хабаровск: ДВО РАН, 2005. - С. 135.
6. Мирзеханов Г. С. Ресурсный потенциал техногенных образований Хабаровского
ресурсов природных и техногенных рудных и россыпных месторождений цветных и благородных металлов; создание конкурентно-способных и экологически безопасных технологий выемки и переработки минерального сырья природных и техногенных месторождений полезных ископаемых; новые физико-химические методы обогащения и комплексного извлечения цветных и благородных металлов всех классов крупности, включая нанофракции.
Особого внимания исследователей требует решение проблемы освоения техногенных россыпных месторождений, которые, являясь источником серьезного загрязнения природной среды, представляют собой ценное минеральное сырье.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
края и прогноз экономической основы их перспективного освоения / Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока.- Материалы Международной научно-практической конференции.-Г орный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск ГИАБ-Дальний Восток, 2005. С.
7. Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацко H.A. и др. Концепция подготовки месторождений к освоению / Г орный вестник.
1999. № 2-3. С. 13-22.
8. Макаров B.A., Чашин A.A., Козаченко М.Г. Тонкое и связанное золото техногенных россыпей Енисейского кряжа - проблема оценки и извлечения // Безопасность труда в промышленности. 2001. № 6., С. 34-38.
9. Лесков М.И. Цена и себестоимость золота: состояние и прогнозы // Руды и металлы. 1999. № 6. С. 6 -11.
10. Башлыкова Т.В. Технологическая оценка минерального сырья // Горная промышленность. 2001. № 4. С. 3-6
11. Бакулин. Ю.И., Мирзеханов Г.С.,
Селезнев П. H., Троян В. Б. Оценка рентабельности отработки
малопродуктивных золотоносных россыпей Хабаровского края // Горный журнал.
2000. № 11-12. - С. 35-36.
12. Амосов P.A., Парий A.C., Долбня О.В. Новые данные о минеральном составе и обогатимости песков погребенной россыпи Большого Куранаха // Горный журнал. 2002. № 2. - С. 33 -37.
13. Кудряшов В.А., Тальгамер Б.Л., Гу-ричев А.В., Кудряшов Е.В. Проблемы и основные направления совершенствования дражного способа разработки россыпей // Колыма. 1992. № 2. - С.16-18.
14. Макаров В.А. Особенности распределения золота в техногенных россыпях дражных разработок (на примере объектов Енисейского кряжа) // Материалы Международной конференции по экологии. Санкт-Петербург. С. 261-265.
15. Прейс В.К. Оборудование и технология обогащения песков россыпных месторождений золота. Справочное пособие. -Магадан, "Кордис", 2000, - 294 с.
16. Золотодобыча. Информ.-реклам. бюлл. № 27.- Иркутск: Иргиредмет, 2001.
17. Золотодобыча. Информ.-реклам. бюлл. № 17.- Иркутск: Иргиредмет, 2000.
18. Золотодобыча. Информ.-реклам. бюлл. № 21.- Иркутск: Иргиредмет, 2000.
19. Проспект фирмы "Keene Engineering Inc". - США, 1997. - 34 с.
20. Серова Т.Н., Томиленко Ю.Н., Шерстов В.А. Об использовании высокомобильного малагабаритного оборудования при разработке техногенных отвалов // Колыма. - 2001. - № 4. - С. 40-45.
21. Лобанов Д.П., Фонберштейн ЕГ, Лешков В. Г. О целесообразности промышленного применения гидравлических драг при разработке россыпей тяжелых металлов // Цветная металлургия, № 16, 1969, с. 6-10.
22. Дрободенко В.П., Малухин Н.Г., Луконина О.А. Расширение сырьевой базы благородных металлов на основе новых гидротехнологий / ГИАБ, 2002. № 1. - С. 146-148.
23. Петровская Н.В. Роль реликтового пылевидного веществав гидротермальном рудообразовании // Рудообразующие процессы и системы // М, 1989, С. 124-134. n:rj=i
— Коротко об авторе ----------------------------------------------------------------
Литвинцев В.С. - доктор технических наук, зам. директора института по научным вопросам, Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 16 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Кузьмин.
---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРМЕНИИ
ОГАННИСЯН ОГАННЕС Аркадьевич Оптимизация параметров разработки Техутского медно-молибденового месторождения 24.00.10 к.т.н.
