CC BY
42
УДК: 622.34:62247:622.273:004.942.001.57 © М.В. Рыльникова,
А.М. Пешков, 2014
ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К КАЧЕСТВУ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ПРИ ПОЛНОМ ЦИКЛЕ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ МЕДНО-КОЛЧЕДАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Представлена методика обоснования требования к качеству минерального природного и техногенного сырья, вовлекаемого в эксплуатацию комбинированными физико-техническими и физико-химическими геотехнологиями. С учетом специфики вещественного состава и горногеологических условий залегания руд и техногенного сырья определены условия распределения запасов по способа добычи и видам геотехнологий. Классифицированы геологические, экономические и технологические факторы, определяющие требование к качеству природного и техногенного сырья при комплексном освоении медно-колчеданных месторождений и показана роль каждого из них при выборе вида приоритетных геотехнологий. На основе результатов моделирования даны зависимости минимального содержания ценных компонентов в вовлекаемых в отработку запасах.
Ключевые слова: качество, кондиции, природное и техногенное сырье, комбинированные физико-технические и физико-химические геотехнологии, экономическая эффективность.
Основное содержание статьи
Развитие горнодобывающей промышленности происходит на фоне непрерывного изменения экономических условий и спроса на рынке сырьевых ресурсов. Все это привело к истощению минерально-сырьевой базы горных предприятий, скоплению в огромных количествах техногенных отходов, что негативно отражается на экологической обстановке, а также отрицательно сказывается на экономике предприятий, в том числе ввиду высоких экологических выплат. В результате горным предприятиям необходимо решать проблему сокращения объемов складирования отходов и восполнения собственной минерально-сырьевой базы, как за счет поиска новых месторождений, так и за счет повышения комплексности освоения ранее разрабатываемых.
В аспекте комплексного освоения недр ценность месторождений должна устанавливаться на основе рассмотрения их не обособленно и абстрактно, а в тесной взаимосвязи с работой горнодобывающих и металлургических предприятий на основе комбинации физико-технических и физико-химических геотехнологий с вовлечением в разработку отходов добычи и переработки руд. Это требует учета положения, что при добыче и дальнейшей переработке руд недропользователь получает минерально-сырьевые потоки не только в виде концентрата или товарного металла, но и в виде хвостов обогащения, вскрышных пород, минерализованных стоков и других потоков, использование которых в полном цикле комплексного освоения месторождений позволяет получить дополнительный экономический эффект [1].
Методики обоснования требований к качеству минерального сырья и кондиций на вовлекаемые в разработку руды в условиях применения какой-либо одной монотехнологии достаточно подробно и широко апробированы.
Создание принципиально новых горнотехнических систем комбинированной физико-технической и физико-химической геотехнологии предъявляет новые требования к обоснованию кондиций на вовлекаемое в эксплуатацию минеральное сырье. Обоснование кондиций должно обеспечить распределение запасов по способам добычи для эффективной разработки полезных ископаемых с учетом специфики вещественного состава и перспектив дальнейшего использования, причем, как природного, так и техногенного сырья.
Факторы, определяющие требования к качеству техногенного сырья, разделены на три группы: геологические, экономические и технологические (табл. 1). Причем, основные параметры кондиций на природное сырье должны устанавливаться с учетом экономического эффекта, полученного от вовлечения (утилизации и т.п.) в разработку отходов его добычи и переработки.
Одной из основных отличительных особенностей техногенных месторождений, по сравнению с природными, определяющими технологию их разведки и добычи, является степень дезинтеграции слагающего их материала. Гранулометрический состав техногенного сырья меняется в довольно широких пределах.
Таблица 1
Факторы, определяющие требования к качеству техногенного сырья при комплексном освоении медно-колчеданных месторождений
Геологические Экономические Технологические
Вид техногенного сырья; гидрогеологическая характеристика района залегания техногенного сырья; объемы техногенного сырья; характер распределения минерализации в техногенном образовании; фазовое состояние сырья (твердое, жидкое); гранулометрический состав техногенных отходов; параметры залегания техногенного образования, его форма и размеры; физико-механические свойства твердых техногенных образований; содержание ценных компонентов и вредных примесей. Капитальные и эксплуатационные затраты на добычу и переработку техногенного сырья; уровень цен на металлы на мировых биржах; спрос на товарную продукцию; стоимость товарной продукции; валовая и извлекаемая ценность; налоговые и экологические платежи; затраты на природоохранные мероприятия; срок эксплуатации запасов техногенного сырья. Способ формирования техногенного образования; способ разработки техногенного месторождения; показатели интенсивности освоения запасов техногенного сырья; уровень вовлечения техногенных отходов в разработку при освоении природного месторождения; качественные характеристики сырья поступаемого на переработку; способ переработки техногенного сырья и уровень сквозного извлечения основных и попутных компонентов в товарную продукцию.
Анализ горнотехнической литературы и текущей ситуации на горнодобывающих предприятиях Южного Урала показал, что отвалы пород и забалансовых руд представлены фракциями от 2 до 1000 мм и более, в гидроотвалах накоплены материалы крупностью, изменяющейся от мелкодисперсного до гравелистого состояния. Гранулометрический состав техногенного сырья является одним из основных факторов, который определяет технологию переработки и утилизации отходов, и, если мероприятия по дополнительной дезинтеграции сырья требуют затрат, превышающих уровень извлекаемой ценности, то вовлечение данных техногенных образований может оказаться нерентабельным.
Содержание ценных компонентов в техногенном сырье, также, как и в природном сырье, является тем фактором, который преимущественно определяет ценность техногенного месторождения и учитывается при дифференциации металлсодержащих отходов по эффективности доизвлечения ценных компонентов в ближайшее время и (или) в перспективе. Важно отметить, что именно от содержания ценных компонентов и их минерального состава зависят перспективы освоения техногенного месторождения, в каком качестве техногенное сырье будет использоваться — для получения товарных металлов, стройиндустрии или для приготовления закладочной смеси. Как правило, дифференциация запасов рудного сырья по его промышленной ценности производится на основе минимально-промышленного содержания ценных компонентов, приведенного к условному основному компоненту и, соответственно, если фактическое содержание на единицу объема техногенного сырья ниже минимального, то данный участок техногенного месторождения не отвечает требованиям промышленного использования.
Экономические факторы, определяющие требования к качеству техногенного сырья, также, как и для природных месторождений, влияют на его ценность и в целом техногенного месторождения. На основе таких экономических факторов, как уровень цен на металлы, спроса на товарную продукцию и других, по сути определяется перспективность вовлечения техногенного месторождения в эффективную промышленную эксплуатацию и требования к качеству сырья. От уровня капитальных и эксплуатационных затрат на добычу и переработку техногенного сырья
напрямую зависят требования к его качеству, т.е. — чем они выше, тем выше требования, предъявляемые к ним. Важно отметить, что если качественные характеристики техногенного сырья не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, то с целью эффективного извлечения ценных компонентов необходимо оценить перспективы использования данного сырья для вспомогательных нужд горнодобывающего комплекса: применения технологических вод для нужд обогатительной фабрики, использования проходческих пород и хвостов обогащения руд для приготовления закладочной смеси и т.д. Затем следует определить требования к их качеству в соответствии с целями последующего использования.
Одним из основных экономических факторов, определяющих требования к качеству техногенного сырья, является сумма налоговых и экологических платежей. Вовлечение в разработку техногенных образований позволяет не только получить дополнительный доход от реализации металлов, но и снизить налоговые и экологические платежи горного предприятия. В зависимости от этих факторов и показателей их характеризующих, определяются требования горнодобывающего комплекса к качеству природного и техногенного сырья. Так, товарная продукция, полученная от вовлечения техногенных отходов и некондиционных руд в разработку, в соответствии с «Федеральным законом от 22.07.2008 №158-ФЗ» не облагается налогом на добычу полезных ископаемых и, соответственно, ее реализация может позволить горнодобывающим предприятиям России при вовлечении данных видов сырья в разработку получить дополнительный экономический эффект. Снижение издержек горнодобывающего производства, в свою очередь, позволяет предприятиям вовлекать в эксплуатацию запасы рудного сырья более низкого качества и пересматривать кондиции в целом по месторождению.
Максимальное использование отходов добычи и переработки руд при разработке месторождений твердых полезных ископаемых наиболее полно учитывается в идее полного геотехнологического цикла комплексного освоения недр, предложенной член-корр. РАН Д.Р. Каплуновым и проф. М.В. Рыльниковой, и развитой специалистами ИПКОН РАН [2—5]. Идея полного
геотехнологического цикла предусматривает совокупное наличие двух неотъемлемых условий - это безотходное (малоотходное) использование всех вовлекаемых в ходе освоения участка недр георесурсов и извлечение их рациональным сочетанием технологических процессов и оборудования различных способов добычи.
Все вышеперечисленные факторы прямо или косвенно влияют на требования к качеству природного и техногенного сырья, однако, в полном геотехнологическом цикле комплексного освоения месторождений необходимо учитывать взаимосвязь геотехнологий и условия их реализации. Это обусловлено тем, что качественные характеристики сырья при реализации комбинированной физико-технической и физико-химической геотехнологии различны и динамично изменяются под влиянием технологических факторов, что, в свою очередь, приводит к изменению показателей, которые определяют ценность вовлекаемого в разработку сырья.
Распределение потоков техногенного сырья по их качественным и количественным характеристикам при комплексном освоении в полном цикле следует производить с учетом промышленной ценности отходов, способов их образования, складирования и хранения. В зависимости от вида сырья, вещественного состава и способа образования для выбора геотехнологии разработки и эксплуатации, либо утилизации отходов, все техногенное сырье разделено на две группы (табл. 2) [6]:
1. Техногенное сырье, формируемое в процессе освоения природных запасов месторождения;
2. Техногенные и природно-техногенные запасы сырья в образованиях прошлых лет, сформированных ранее в результате эксплуатации рудных месторождений.
Текущие потоки техногенного сырья, формируемые в результате освоения природных запасов месторождения руд разделены по критерию их промышленной ценности, на три группы:
• кондиционные;
• некондиционные, но ценные в долгосрочной перспективе;
• некондиционные.
К кондиционным потокам техногенного сырья, перспективных для их вовлечения в разработку с целью извлечения ценных
компонентов, относятся, как правило, текущие хвосты обогащения, поступающие непосредственно с обогатительной фабрики, и отходы (просыпь) сепарации руд.
Потоки техногенного сырья, являющиеся некондиционными на момент проектирования, но ценными в долгосрочной перспективе с целью извлечения ценных компонентов, представлены текущими хвостами обогащения руд, поступающими с обогатительной фабрики, либо с хвостохранилищ, а также просыпью сепарации руд.
Потоки некондиционного техногенного сырья, формируемого в процессе освоения природных запасов месторождения, представлены следующими минерально-сырьевые потоками: вскрышные породы и породы от проходки горных выработок, отходы сепарации руд, текущие и затопленные хвосты обогащения, отходы выщелачивания (руд, просыпи сепарации, окомкованных хвостов обогащения). Данные потоки целесообразно использовать для приготовления состава закладочной смеси, производства строительных материалов и других различных нужд горнодобывающего производства.
Определение категории техногенного сырья (кондиционное; некондиционное, но ценное в долгосрочной перспективе; некондиционное) производится на основе показателей и. Техногенное сырье является кондиционным при выполнении условия:
ческие и требуемые минимальные объемы для физико-химической геотехнологии техногенного сырья, т;
При определении целесообразности промышленного освоения участков месторождения, изолированных рудных тел следует руководствоваться формулой:
(1)
где ат - содержание условного металла в техногенном сырье, %;
т
а - минимально-промышленное содержание условного металла в техногенном сырье, %; О и ОШт - соответственно, факти-
-шт
т
О __доп_
Ошт" (Ц - Зэ )П'
(2)
Таблица 2
Вид сырья Группа Условия вовлечения в эксплуатацию Геотехнология Характеристика природного и техногенного минерального сырья Технология эксплуатации либо утилизации минерального сырья, формируемого при разработке техногенных месторождений
Техногенное сырье Кондиционные И 0Т >0Т Выщелачивание ОТХОДЫ кондиционной фракции пред-концентрации руд, текущие хвосты обогащения руд Формирование в выработанном пространстве карьера и/или подземных камер техногенного месторождения из окомкованного материала текущих отходов обогащения
текущие хвосты обогащения руд
Некондиционные, но ценные в долгосрочной перспективе т т тп атш>а ^«тш И от > от —11111 отходы кондиционной фракции пред-концентрации руд, хвосты обогащения из затопленных и законсервированных хвосто хранилищ Селективное складирование техногенного сырья в выработанном пространстве карьера для целенаправленного изменения качественных характеристик и освоения в будущем; складирование отходов обогащения руд в контейнерах из геотекстиля для их освоения в будущем;
хвосты обогащения из затопленных и законсервированных хвосто хранилищ Формирование из отходов обогащения руд пористого массива в выработанном пространстве карьера и/или подземных камер для их освоения в будущем
Окончание табл. 2
Вид сырья Группа Условия вовлечения в эксплуатацию Геотехнология Характеристика природного и техногенного минерального сырья Технология эксплуатации либо утилизации минерального сырья, формируемого при разработке техногенных месторождений
Некондиционные аТ < а™ и/или не предусматривается Вскрышные породы и породы от проходки горных выработок, отходы сепарации, текущие и затопленные хвосты обогащения, отходы выщелачивания -руд, просыпи сепарации, окомкован-ных хвостов обогащения Складирование отходов добычи руд и выщелачивания в выработанном пространстве карьера и/или подземных камер; утилизация текущих хвостов обогащения руд и/или отходов выщелачивания в выработанном пространстве карьера и/или подземных камер в виде гидравлической закладки или путем складирования обезвоженных хвостов; утилизация текущих хвостов обогащения руд в выработанном пространстве подземных камер в виде твердеющей закладки.
Техногенное сырье прошлых лет Кондиционные ашл > а™ И глТПЛ > ()'1П1 — — —11111 Кучное и (или) подземное выщелачивание Ранее некондиционные руды из отвалов, хвосты обогащения - затопленные, законсервированные и лежалые Формирование массива окатышей во внутрикарьерном пространстве из отходов обогащения руд; формирование техногенного массива в отработанных подземных камерах из лежалых отходов обогащения руд;
Некондиционные ашл < а™ и/или ^ 177/ У /~\ТПЛ — —11111 не предусматривается
формирование выщелачиваемого массива в выработанном пространстве карьера из лежалых бедных руд;
Отвальные породы, некондиционные руды из отвалов, хвосты обогащения - затопленные, законсервированные и лежалые Утилизация отходов добычи и переработки руд в выработанном пространстве карьера и/или подземных камер в виде гидравлической закладки.
где Здоп - дополнительные затраты, связанные с вскрытием, подготовкой и разработкой рудного тела (участка природного или техногенного сырья), руб; Ци - извлекаемая ценность всех полезных компонентов в расчете на 1 т добываемого природного или техногенного сырья, руб; Зэ — эксплуатационные расходы на добычу и переработку сырья до конечной товарной продукции, руб; П - коэффициент учитывающий потери минерального сырья, доли ед.
Техногенное сырье является некондиционным, но ценным в долгосрочной перспективе и должно складироваться с целью эксплуатации в будущем при условии:
Гаг > ат >аш
I mm mm (3)
tö > ömin
где ajmn - минимально-промышленное содержание условного металла в техногенном сырье, при освоении в будущем, %.
Если качественные и количественные характеристики техногенного сырья не удовлетворят ни одному из условий (1, 2), то сырье является некондиционным
Минимальное промышленное содержание условного компонента для освоения техногенного образования в ближайшей перспективе (а^^, %), рассчитывается по формуле:
ат = Зф + Зр + Зпт 100 (4)
amm Цгт (1 - КП )100, (4)
где Зф и Зр - эксплуатационные затраты на формирование и разработку техногенного образования, соответственно, руб/т; Зпт — эксплуатационные затраты на переработку продуктивных растворов, полученных из техногенного сырья, руб/т; гт - сквозное извлечение основного металла при добыче и переработке, доли ед.; КП - потеря качества сырья, происходящая в ходе формирования и разработки техногенного образования, доли ед.
Минимальное содержание условного компонента для освоения техногенного месторождения в будущем (, %):
аТП = Зф + Зр +Зпт 100 (5)
^ ЦгТ (1 - КП - Р) ' (5)
где Зф - эксплуатационные затраты на формирование техногенного образования и его поддержание в период консервации, руб/т; Ц - прогнозная цена 1 т основного металла на планируемый период, руб; КП - потеря качества сырья, происходящая в ходе формирования, консервации и разработки техногенного образования, доли ед.
Определение категории техногенного сырья прошлых лет следует производить на основе минимального промышленного содержания условного компонента (а™ ) и минимального объема запасов (О™ ) (форм. 2). Расчет а™7 необходимо производить по формуле:
атл = Зд + Зф + Зр + Зп 100 (6)
атт ЦгТ (1 - КП - Р) (6)
Техногенное сырье прошлых лет является кондиционным
тПл тПл тПл тПл при выполнении условия — а > атш и О > От1П .
аТПЛ > аТПЛ
т1П , (7)
0ТПЛ > оТПЛ ' 4 '
т
. ТПЛ „. ТПЛ
где а , ат1П — соответственно, фактическое и минимально-промышленное содержание условного металла в техногенном сырье, %; ОТТПЛ, ОТшЛ - соответственно, фактические и требуемые минимальные объемы для физико-химической геотехнологии техногенного сырья прошлых лет, т.
Если условие (7) не выполняется, то сырье является некондиционным.
На основе анализа опыта разработки медно-колчеданных месторождений Южного Урала, систематизации требований к качеству минерального сырья и в соответствии с современной концепцией комплексного освоения недр разработан алгоритм определения требований к качеству природного и техногенного сырья при комплексном освоении рудного месторождения в полном цикле (рис. 1).
^^ Начало
I ^
Ввод геологических данных
-5-^^^
Определение технологии разработки (ОГР, ПГР, ОПГР) и способа обогащения руд
т
Ввод технологических данных: А, е, П, Р
I
Расчет ТЭП добычи и переработки руд
I ~- * -'
_ ИРасчет минимально-промышленного содержания условного металла для физико-
технических геотехнологий *
Распределение запасов по группам (балансовые и забалансовые)
(
Определение видов, объемов и качественных характеристик минерально-сырьевых потоков
-т-
Определение технологии переработки и утилизации техногенного сырья
"-1--
Расчет ТЭП физико-химической геотехнологии
-*-
Расчет минимального содержания металлов для техногенного сырья
-;---
Распределение потоков техногенного сырья по группам
Определение экономического эфекта от вовлечения техногенного сырья
Н®Т Полный Да . Вывод
цикл данных
Конец
Рис. 1. Алгоритм определения требований к качеству природного и техногенного сырья при комплексном освоении рудного месторождения
Алгоритм регламентирует последовательность расчетов и операций и включает основные блоки: определение физико-технической геотехнологии разработки месторождения (открытой, подземной, открыто-подземной) и технологии обогащения руд; расчет технико-экономических показателей (ТЭП) добычи и переработки руд; расчет минимально-промышленного содержания условного металла для физико-технической геотехнологии и распределение запасов по группам (балансовые и забалансовые); определение видов, объемов и качественных характеристик минерально-сырьевых потоков; определение технологии переработки техногенного сырья; расчет ТЭП физико-химической геотехнологии; расчет минимального содержания металлов для техногенного сырья; распределение потоков техногенного сырья по группам.
Для определения технико-экономических и технологических показателей физико-химической геотехнологии в условиях Бури-баевского ГОКа в 2007 г. была проведена опытно-промышленная апробация технологии кучного сернокислотного выщелачивания текущих хвостов обогащения медно-колчеданных руд с предварительным окомкованием. Анализ результатов эксперимента позволил установить показатели извлечения металлов из техногенного сырья и зависимости себестоимости:
• подготовки сырья к выщелачиванию от влажности хвостов, производственной мощности комплекса окомкования и расхода вяжущего;
• выщелачивания от содержания меди в хвостах, производительности участка кучного выщелачивания, расхода серной кислоты, рабочего раствора, интенсификаторов и времени выщелачивания;
• переработки продуктивных растворов методом экстракции от содержания меди в продуктивном растворе, производительности цеха переработки растворов и расхода экстрагента.
Для установления закономерностей влияния геологических, экономических и технологических факторов на требования к качеству природного и техногенного сырья была разработана исследовательская геотехнологическая модель функционирования горнотехнической системы при комплексном освоении месторождения медно-колчеданных руд (рис. 2) с изменяющимися горно-геологическими и горнотехническими характеристиками (табл.3). В модели рассматривалась отработка крутопадающего месторождения подземным способом этажно-камерной системой разработки с закладкой выработанного пространства. Моделирование производилось по трем сценариям развития завершающей стадии:
A. Складирование отходов обогащения руд в хвостохрани-лище;
Б. Утилизация хвостов обогащения руд в выработанном пространстве подземных камер в виде закладочной смеси;
B. Кучное сернокислотное выщелачивание хвостов обогащения руд и утилизация отходов выщелачивания в виде закладочной смеси.
а б
Рис. 2. Горнотехнические системы комплексного освоения месторождений медно-колчеданных руд
Геологические Экономические Технологические
Содержание условной меди в руде -аР = 0,5+3,0%; глубина залегания рудного тела Н = 100+800 м; крепость руд по шкале проф. М.М. Прото-дьяконова { = 8+16; объем техногенного сырья бхв = /(А), млн т/год; содержание условной меди в хвостах обогащения руд ат = /(аР, еи), % Биржевая цена на медь Ц = 2,5аР 8,0, тыс. у.е./т; стоимость товарных концентрата и металла Цк = 0,5Ц; Цм = Ц; затраты на добычу Зд ~ 600+1200, (2.14) и переработку руд Зп ~ 450+550, (2.15), руб./т; затраты на формирование штабеля Зф ~ 50+150, (2.18), выщелачивание Зр~ 50+110, (2.19) и переработку продуктивных растворов Згт ~ 50+110, (2.22), руб/т Производственная мощность подземного рудника (Ар ~ 0,5+4,0) и участка кучного выщелачивания (Акв ~ 0,4+3,7), млн т/год; извлечение условной меди в концентрат еи = 60+93 (2.7), %; извлечением меди в продуктивный раствор 8т = 45+75 и при его переработке 8гм = 80+95, %; коэффициент потери качества техногенного сырья Кп ~ 1+20, %
Аппроксимацией результатов моделирования установлена зависимость минимального содержания условной меди в хвостах обогащения руд при кучном сернокислотном выщелачивании от содержания условной меди в рудной массе, поступающей на обогатительную фабрику, цены меди, извлечения ее в продуктивный раствор и производственной мощности рудника:
«min=bkfk*ktpkiT, (8)
где b=2,2361, ki = 1,0469, k2=0,8141, k3=0,8884 и k^=0,9865 - постоянные, установленные по данным моделирования множественной нелинейной регрессией.
На значение минимального содержания условной меди в хвостах обогащения руд (а^) наибольшее влияние оказывает производственная мощность рудника (с ~ 3 %), а наименьшее — среднее содержание металлов в руде (аР, с ~ 0,95 %, рис. 3). При росте производственной мощности подземного рудника по руде, a^iin снижается, а при увеличении ар — растет. Точки, расположенные ниже пересечения красной поверхности (а1) с зеленой (amin) указывают на возможность реализации сценария «В», при котором экономически целесообразно доизвлечение металлов из хвостов обогащения руд методом выщелачивания.
06 оа 1 и VI 1.6 18 2 11 2Л 2Ъ 38 } Седаржкнн* ь«ди ■ РЖ* *
Рис. 3. Зависимость минимального содержания условной меди в хвостах обогащения медно-колчеданных руд от содержания металлов в руде и производственной мощности рудника при цене меди 7355у.е/т
Анализ данных моделирования, представленных на рис. 3, показал, что при увеличении производственной мощности по рудной массе на 0,25 млн т руды в год, минимальное содержание условной меди в хвостах обогащения руд уменьшается в среднем на 3 %.
Анализ данных моделирования процессов извлечения ценных компонентов в продуктовый раствор (вт) и товарные металлы (втмет), представленных на рис. 4, показал, что увеличение извлечения условной меди в продуктивный раствор на 1 % снижает минимальное содержание в хвостах обогащения руд в среднем на 1,8-1 %. При этом, увеличение извлечения металлов на 5 % (втмет) в ходе гидрометаллургического передела продуктивных растворов приводит к снижению минимального содержания условной меди в хвостах в натуральном выражении, на 0.015 %.
Закрашенная на рис. 4 часть, расположенная ниже красной линии, определяет область, где фактическое содержание условной меди в хвостах обогащения руд (ат) выше минимального (а^). Если ат <а™п (область выше красной линии), то доизв-лечение ценных компонентов из хвостов обогащения руд методом кучного сернокислотного выщелачивания является экономически нецелесообразным.
Рис. 4. Зависимость минимального содержания условной меди в хвостах при кучном сернокислотном выщелачивании от извлечения меди в продуктивный раствор и товарные металлы
В процессе хранения хвостов обогащения руд в результате длительного контакта с внешней средой происходит потеря ценных компонентов, что приводит к снижению качественных характеристик техногенного образования. Учет этого фактора при определении требований к качеству техногенного сырья выражается коэффициентом потери качества — Кп, %: при моделировании значения варьировались от 0 до 20 %.
Анализ данных моделирования представленных на графике (рис. 5) показал, что увеличение Кп на 10 % приводит к относительному увеличению не более, чем на 11 %. Это обусловлено тем, что увеличение Кп приводит снижению качественных характеристик техногенного сырья в следствии потери ценных компонентов, и, соответственно, к уменьшению валовой и извлекаемой ценности техногенного сырья.
Анализ данных моделирования экономических факторов показал (рис. 6), что при стоимости меди менее 5,5 тыс. у.е./т, хвосты обогащения руд необходимо использовать для приготовления закладочной смеси, а при цене меди более 5,5 тыс. у.е./т наиболее предпочтительным вариантом является кучное выщелачивание хвостов обогащения руд с дальнейшей утилизацией отходов выщелачивания в закладке выработанного пространства.
Рис. 5. Зависимость минимального содержания условной меди от коэффициента потери качества техногенного сырья
Рис. 6. Зависимость минимального содержания условной меди в хвостах обогащения руд при кучном выщелачивании от цены меди на бирже
Методика обоснования требований к качеству техногенного сырья была апробирована и учтена при разработке технологических рекомендаций по комплексному освоению в полном цикле Ново-Учалинского месторождения медно-колчеданных руд. Расчётное содержание условной меди в хвостах обогащения руд составило 0,29 %. При годовой производственной мощности участка кучного выщелачивания 2,2 млн. т, расчетное минимальное содержание условной меди (а^п ) в хвостах обогащения составит 0,195 % при цене меди 7,0 тыс.у.е/т; 0,21 % — 6,5 тыс. у.е/т.; 0,23 % — 6,0 тыс. у.е; 0,25 % — 5,5 тыс. у.е./т; 0,28 % — 5,0 тыс. у.е./т.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Милкин, Д.А. Обоснование параметров минерально-сырьевых потоков при проектировании комплексного освоения медно-колчеданных месторождений: Дисс. ... канд. техн. наук: 25.00.21 / Д.А. Милкин. - Москва, 2009. - 171 с.
2. Каплунов, Д.Р. Обоснование полного цикла комплексного освоения недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых / Каплунов Д.Р., Радченко Д.Н. // ГИАБ. 2011. Отдельный выпуск №1. Труды научного симпозиума «Неделя горняка - 2011». - С. 447-455.
3. Каплунов, Д.Р. Проектирование комплексного освоения медно-колчеданных месторождений комбинированной геотехнологией в рас-
ширенном цикле производственных процессов / Каплунов Д.Р., Рыль-никова М.В., Илимбетов А.Ф. // ГИАБ. — 2007. — №7. — С.268-277.
4. Каплунов, Д.Р. Развитие теории проектирования и реализация идей комплексного освоения недр / Д.Р. Каплунов, М.В. Рыльникова // ГИАБ. М., изд. МГГУ, № 4, 2008. — с.20-41.
5. Каплунов, Д.Р. Условия формирования горнотехнических систем с единым технологическим пространством при комбинированной геотехнологии / Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. // - М.: ГИАБ. 2004. №3. - С.5-9.
6. Пешков, А.М. Формирование требований к качеству природного и техногенного минерального сырья при комплексном освоении рудных месторождений. // Проблемы проектирования технологии подземной и комбинированной разработки рудных месторождений // ГИАБ: Отдельные статьи (специальный выпуск). — 2013. — №5. - С. 86-96.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Рыльникова Марина Владимировна — доктор технических наук, профессор, заведующий отделом «Теории проектирования освоения недр», rylnikova@mail.ru,
Пешков Алексей Михайлович — кандидат технических наук, научный сотрудник отдела «Теории проектирования освоения недр», alexpeshkov@inbox.ru, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН).
UDC 622.34:622 17:622.273:004.942.001.57
REASONING OF MAN-MADE RAW MATERIALS QUALITY REQUIREMENTS FOR THE WHOLE CYCLE OF COMPREHENSIVE EXPLOITATION OF COPPER-PYRITE DEPOSITS
Rylnikova Marina Vladimirovna, Doctor of Technical Sciences, Professor, manager of department of the design theory of mining exploitation, rylnikova@mail.ru
Peshkov Alexey Mikhailovich, Philosophy doctor, researcher of department of the design theory of mining exploitation, alexpeshkov@inbox.ru,
Researching institute of comprehensive exploitation of mineral resources Russian Academy of Science (IPKON RAS)
Presented the methods of requirements reasoning of natural and man-made mineral raw materials involved in the exploitation with combined physico-technical, and physical-chemical geotechnology. Given the nature of the material composition and geological conditions of ore
occurrence and determine the conditions of man-made raw materials reserves distribution by the method of exploitation and type of geotechnology. Classified geological, economic and technological factors that determine the quality requirement of natural and man-made materials for the comprehensive exploitation of copper-pyrite deposits and shows the role of each of them when choosing the type of priority geotechnology. Based on the simulation results are given dependences of the minimum content of valuable components involved in the development of deposits.
Key words: quality, condition, natural and man-made materials, combined physico-technical and physico-chemical geotechnology, economic efficiency.
REFERENCES
1. Milkin D.A. Obosnovanie parametrov mineral'no-syr'evyh potokov pri proektirovanii kompleksnogo osvoenija medno-kolchedannyh mestorozhdenij (Substantiation of the parameters of the mineral resource flows when designing integrated development of copper-sulfide deposits): Diss. ... kand. tehn. nauk: 25.00.21 / D.A. Milkin. Moscow, 2009, 171 p.
2. Kaplunov D.R. Obosnovanie polnogo cikla kompleksnogo osvoenija nedr pri raz-rabotke mestorozhdenij tverdyh poleznyh iskopaemyh (The rationale of the full cycle of complex development of mineral resources in the development of solid mineral deposits) / Kaplunov D.R., Radchenko D.N. // GIAB. 2011. Otdel'nyj vypusk №1. Trudy nauchnogo simpoziuma «Nedelja gornjaka - 2011», pp. 447-455.
3. Kaplunov D.R. Proektirovanie kompleksnogo osvoenija medno-kolchedannyh mestorozhdenij kombinirovannoj geotehnologiej v rasshirennom cikle proizvodstvennyh proces-sov (Designing integrated development of copper-sulfide deposits combined Geotechnology in the extended cycle of production processes) / Kaplunov D.R., Ryl'nikova M.V., Ilimbetov A.F. // GIAB, 2007, No. 7, pp. 268-277.
4. Kaplunov D.R. Razvitie teorii proektirovanija i realizacija idej kompleksnogo osvoenija nedr (The development of theory, design and realization of complex exploitation of mineral resources) / D.R. Kaplunov, M.V. Ryl'nikova // GIAB, No. 4, 2008, pp.20-41.
5. Kaplunov D.R. Uslovija formirovanija gornotehnicheskih sistem s edinym tehnologicheskim prostranstvom pri kombinirovannoj geotehnologii (Formation conditions of the mining systems with a single process space when combined Geotechnology) / Kaplunov D.R., Ryl'nikova M.V. // GIAB, 2004, No. 3, pp. 5-9.
6. Peshkov A.M. Formirovanie trebovanij k kachestvu prirodnogo i tehnogennogo miner-al'nogo syr'ja pri kompleksnom osvoenii rudnyh mestorozhdenij (The formation of requirements to the quality of the natural and man-made mineral raw materials for the integrated development of ore deposits) // Problemy proektirovanija tehnologii podzemnoj i kombinirovannoj razrabotki rudnyh mestorozhdenij // GIAB, Otdel'nye stat'i (special'nyj vypusk), 2013, No. 5, pp. 86-96.
