Оконтуривания рудных тел с выделением переходных зон как основа для выбора параметров БВР, схем селективной выемки и раздельной переработки разносортных руд Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 622.271:622.233 С 28

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.11

Секисов Г.В., Секисов А.Г., Зыков Н.В., Лавров А.Ю.

С 28 Оконтуривания рудных тел с выделением переходных зон как основа для выбора параметров БВР, схем селективной выемки и раздельной переработки разносортных руд: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). — 2012. — № 3. — 12 с.— М.: издательство «Горная книга».

ISSN 0236-1493

Рассмотрен методический подход выделения переходных зон в период ведения БВР между смежными скважинами, выявившими разнотипные или разносортные руды, и предложена технология формирования рудотоков, направляемых на переработку на фабрику, а хвостов обогащения на кучное или кюветное выщелачивание.

Ключевые слова: карьер, оконтуривание рудных участков, параметры БВР, переходные зоны, селективная выемка, флотация, кучное или кюветное выщелачивание, фотоэлектрохимическая обработка, извлечение металла.

УДК 622.271:622.233

ISSN 0236-1493 © Г.В. Секисов, А.Г. Секисов, Н.В. Зыков,

А.Ю. Лавров, 2012

© Издательство «Горная книга», 2012 © Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2012

Целесообразность выделения прогнозных переходных зон между смежными скважинами опережающей и сопровождающей эксплуатационной разведки, выявившими разнотипные или разносортные руды, было предложено и запатентовано авторами в 1982 г. для решения задачи оценки изменчивости параметров оруденения при обосновании порядка развития горных работ в карьере. Этот же методический подход может быть использован и для оптимизации параметров БВР и выбора схем селективной выемки при разработке рудных месторождений с развитыми контактами руда-порода, когда разубоженная руда может быть переработана методами сепарации или металлы из нее могут быть извлечены методами выщелачивания.

В этом случае выделение переходных зон производят таким образом, чтобы гарантированно исключить разубоживание кондиционных руд некондиционными рудами или вмещающими породами. Перед выемкой целесообразно осуществлять перемешивание минеральной массы переходных зон при помощи взрывов и производить селективную выемку минеральной массы из переходных зон, которую направляют на сепарацию и/или кучное или кюветное выщелачивание.

По существующим данным детальной и эксплуатационной разведки, анализу керна и бурового шлама в этом случае выявляют в разрабатываемом массиве три зоны: с кондиционными рудами, с некондиционными рудами или вмещающими породами и переходные зоны. Причем при выделении приконтактных участков возможны два варианта: если выявленные выработками зоны могут непосредственно контактировать в массиве, то разделяющий их контур после взрыва отмечается флажками, цветными лентами или вешками по центру между выработками. В том случае, если такой контакт маловероятен (обогащенная зона — пустая порода или обогащенная зона — забалансовая руда), прогнозируют соответствующую переходную зону, бурят в ней дополнительные скважины, заряжают их ВВ и осуществляют перемешивание и интенсивную взрывную подготовку горной массы к выщелачиванию из нее металлов в штабеле(куче) или в кювете, а после взрыва проводят не одну, а две разделяющие границы, оконтуривающие переходный участок. В отдельных случаях такую смешанную рудную массу, когда внутренняя вскрыша не

содержит рудных минералов, целесообразно направлять на сепарацию для выделения порций или взорванных отдельностей с кондиционным или некондиционным содержанием. Выделение переходных участков позволяет практически исключить разубо-живание кондиционной богатой руды пустыми породами или некондиционными рудами и, соответственно, существенно повысить извлечение в основном цикле обогащения. В то же время, металл из некондиционной рудной массы не теряется, поскольку извлекается методами кучного или кюветного выщелачивания.

Предлагаемый метод может быть использован в частности при разработке Талатуйского месторождения золото-кварцево-сульфидной формации Дарасунского рудного поля, представленного жилами и жильно-штокверковыми зонами со сложным вещественным составом руд и дисперсной и тонко вкрапленной формами нахождения золота.

В карьерном поле в этом случае целесообразно выделять по данным опробования шлама взрывных скважин богатые зоны с содержанием золота 2 г/т, бедные и некондиционные руды с содержанием 0.5—1.99 г/т и слабоминерализованные породы — внутреннюю вскрышу. Зоны рудной минерализации и внутренней вскрыши обуривают по сети 2 * 2 м, переходные зоны между ними обуривают дополнительными скважинами, формируя сеть 1.5* 1.5 м. После заряжания скважин, производится взрывание массива, а также активное перемешивание, интенсивное дробление и,главное, структурная подготовка горной массы к выщелачиванию в переходных зонах. После взрывания, по результатам анализа шлама, эти категории горной массы выделяют в развале границами, отмеченными разноцветными лентами. Отдельно должна выделяться переходная зона между ними, в том случае, если по результатам анализа в двух смежных скважинах содержания золота оказываются не совместимыми (более 2 и менее 0.5 г/т). Расстояние между дополнительными границами может быть определено интерполяционным методом или по специальной программе на ЭВМ с поправкой на смещение границ между ними после взрыва.

Далее экскаватором осуществляется селективная выемка выделенных разновидностей руд и внутренней вскрыши, а также смешанной взрывом горной массы из переходных участков. Богатая руда без примешенной к ней некондиционной и слабомине-

рализованной массы (внутренней вскрыши) будет переработана на обогатительной фабрике, где после ее дробления и измельчения получают флотоконцентрат со свободным и включенным в сульфидные минералы дисперсным золотом. Бедные и некондиционные руды, а также смешанную взрывом и экскавацией горную массу из переходных участков при предлагаемом способе оконтуривания и выемки целесообразно направлять на кучное выщелачивание. По данным наших экспериментов, проведенных совместно с к.т.н. Ю.И. Рубцовым извлечение золота при кучном выщелачивании ( при условии дополнительного дробления до крупности - 3.5 мм составит не менее 70 )%.

Дисперсное золото, ввиду своей относительно (размеров вмещающего кристаллов минералов-носителей) малой крупности-порядка нанометров, является наиболее сложно извлекаемым. Геолого-технологическое тестирование содержащей его минеральной массы для обоснования схемы и рабочих параметров процессов выщелачивания определяется не только его размерностью, но и вещественным составом, количеством и формами дефектов кристаллических решеток включающих их минеральных матриц. Для извлечения дисперсного золота из сульфидных, ар-сенидных, сульфосолевых (сульфосольных) матриц и магнетита, необходимо осуществлять их предварительное окисление. Для кварц-халцедоновых, полевошпатовых и других алюмосиликат-ных матриц - агрегацию( укрупнение за счет твердофазной диффузии атомов золота к поверхностям) его атомарно-дисперсных форм и повышение микротрещиноватости и пористости минералов-носителей.

Для первого типа минеральных матриц с дисперсным золотом нами разработана технология выщелачивания активными растворами, комплиментарными их элементному составу и структуре реагентов, основанная на фотоэлектрохимическом синтезе ион-радикальных кластерных комплексов. В зависимости от ряда особенностей техногенного минерального образования, определяющих его фильтрационные и гидрогеохимические параметры, эта технология может быть реализована в кучном, кювет-ном и скважинном вариантах.

Теоретической основой, разработанной нами модели активных ион-радикальных кластеров, является рассмотрение гидра-

тационных процессов как результата взаимодействия образующихся при инициированной диссоциации воды (вводом в раствор дополнительных твердых и /или газообразных агентов) положительно заряженных ионов водорода-протонов и его мета-стабильных анионов (в составе гидроксил-ионов, подвергающихся вторичной диссоциации). Например, при вводе цианида щелочного (или щелоземельного) металла в раствор, группа CN-при гидролизе образует синильную кислоту — HCN, компоненты гидратной оболочки которой, за счет наличия ионов водорода, при взаимодействии с гидратационными оболочками ионов металлов, в составе которых доминирует гидроксильная группа ОН-, на короткое время (порядка 10-12 с и менее) образуют метастабильные комплексы Н+Н-. Такие метастабильные комплексы формируют в кластерах плазмообразные области, обеспечивающие при контакте с атомами (ионами) других компонентов раствора активизацию их электронных оболочек, а, соответственно рост интенсивности химических взаимодействий между ними или с атомами внешних слоев твердой фазы. Благодаря окислительным свойствам кислорода, в такой плаз-мообразной области происходит достаточно быстрая деиони-зация водорода (в составе гидроксил-иона) и ионизация мета-стабильного нейтрального атома водорода с образованием новых положительно заряженных ионов — протонов. Этот процесс может быть цикличным при наличии в растворе ионов гидроксония, гидроксил-ионов и активных форм кислорода (атомарной, озона, гидроксил-радикала). Таким образом, в замкнутых кластерных структурах водного раствора осуществляется циркуляционное перемещение плазмообразных зон и, соответственно, сохранение их активности как высокореакционных единиц до взаимодействия с другими компонентами раствора или твердой (минеральной) фазы.

По-видимому, вода является практически универсальным растворителем благодаря такому сочетанию свойств атомов водорода и кислорода, обеспечивающему протекание процессов гидратации, которые, в соответствие с идеями Д.И. Менделеева, можно рассматривать как химические взаимодействия между ее молекулами и компонентами раствора. Для того, чтобы существенно ускорить процесс растворения, помимо актив-

ных форм кислорода, в водной фазе должны присутствовать также и такие элементы и их соединения, которые активно взаимодействуют с водородом, но при этом не образуют с ним «жестких» химических связей (галогены, цианидная, тиосуль-фатная группа и т.д.).

Золото, как известно, формирует комплексные ионы, взаимодействуя одновременно с несколькими простыми или сложными (полиэлементными) анионами (например, с 4-мя ионами хлора в золото-хлоридном комплексе, двумя СК-анионами в цианидном и т.д.), поэтому для его растворения необходимо сформировать в выщелачивающем растворе активные кластеры, в состав которых входит несколько комплексообразующих анионов. Это возможно в том случае, если такие кластеры будут в своей основе построены из ион-радикальных соединений кислорода и водорода, обеспечивающих формирование метастабильных связей сразу с несколькими анионами.

Наиболее простым и эффективным путем образования ион-радикальных кластеров, сформированных из активированных атомов кислорода, водорода и комплексообразующих анионов (в том числе хлора или цианида), является комбинация электролиза водного раствора и его облучения, например ультрафиолетовым светом. В этом случае обеспечивается как интенсивная диссоциация воды и солевых компонентов с образованием ионов, так и синтез радикалов, представленных активными соединениями кислорода и водорода ( в первую очередь ОН ), атомарного хлора С1 , группы СК*, а также Н2О2 , НО2 и т.д., в которых кислород уже имеет достаточно высокий уровень энергии полученный в ходе реакций их образования.

Экспериментальное подтверждение такого подхода к активации выщелачивающих растворов было получено на упорном техногенном минеральном сырье многих объектов Забайкальского края, наиболее сложным из которых во многих отношениях являются хвосты флотационного обогащения руд Дарасунского и Талатуйского месторождений.

Авторами, на основе комбинированной фотоэлектрохимической обработки раствора реагентов, разработана технологическая схема кучно-кюветного выщелачивания металлов из бедных и разубоженных руд, а также хвостов обогащения. Подготовка выщелачивающих растворов представлена на рис. 1.

Рис. 1. Фотоэлектрохимическая подготовка выщелачивающих растворов

Основным процессом кучно-кюветного выщелачивания является агломерация хвостов обогащения с использованием для их пропитки активного концентрированного раствора полиреагентного комплекса, обеспечивающего окисление минеральных матриц сульфидно-сульфосоль-ного парагенезиса и выщелачивания из них драгоценных металлов на первом этапе в диффузионном режиме.

Агломерированный материал выдерживается в штабеле, размещаемом в кювете (траншее) с гидроизолированным днищем и бортами в течение 2-х-4-х суток, после чего заливается водой, про-барботированной воздухом, до соотношения Ж: Т= 0,8:1, перемешивается в течение часа, после чего в полученную пульпу вводится ионо-Рис.2. Колонна для исследования про- обменная смола (бифункцио-цессов выщелачивания нальный анионит типа А-

100). Геолого-технологическое тестирование крупнообъемных проб хвостов, отобранных на Дарасунском хвостохранилище, проведенное в специальной колонне (рис. 2), подтвердило перспективность ее использования — извлечение золота на сорбент после активационного выщелачивания составило свыше 80 %.

V

Рис.3 Кинетика извлечения золота из хвостов флотации при использовании фотоэлектроактивированного раствора(З) и стандартных цианидных рас-творов(1,2).Ось Х- время выщелачивания,ось У - содержание золота в рабочем растворе.

При этом стандартная схема цианирования, даже с использованием химически чистого кислорода позволила извлечь менее 30 % золота.

Кинетика выщелачивания золота при кучном выщелачивании показана на рис.3.

Таким образом, предлагаемая система оконтуривания-взрывания с дифференцированным удельным расходом ВВ в основных и переходных зонах с последующей раздельной выемкой и переработкой богатой руды, бедной и разубоженной рудной массы является эффективной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Секисов А.Г., Зыков Н.В., Королев В.С. Дисперсное золото. Геологический и технологический аспекты. Поиск. — М. — Чита, 2007. — 270 с.

2. Патент 2350896, Российская Федерация, МПК F 42D 1/08 (2006.01).

3. Способ взрывной подготовки золотосодержащей руды к выщелачиванию/ Секисов А.Г., Зыков Н.В., Хакулов В.А., Манзырев Д.В, Зимина Н.Н., Королев В.С., Авилов О.Н., Мазуркевич С.А..; заявитель и патентообладатель.

4. Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Забайкальский горный колледж. — № 2007 118337; заявл. 16.05.2007; опубл. 27.03 2009 г. Бюл. № 9.

СОДЕРЖАНИЕ

Секисов Г.В., Секисов А.Г., Зыков Н.В., Лавров А.Ю. ОКОНТУРИВАНИЯ РУДНЫХ ТЕЛ С ВЫДЕЛЕНИЕМ ПЕРЕХОДНЫХ ЗОН КАК ОСНОВА ДЛЯ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ БВР, СХЕМ СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКИ И РАЗДЕЛЬНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАЗНОСОРТНЫХ РУД.....................3

CONTENT

Sekisov G. V, Sekisov A.G., Zykov N.V., Lavrov A.J. CHAMBER CONTOURING WITH SELECTIONOF TRANSITIVE ZONES AS A BASIS FOR A CHOICE OF PARAMETERS БВП, SCHEMES OF SELECTIVE EXTRACTION AND SEPARATE

PROCESSING OF ORES OF DIFFERENT GRADES..................................3

The methodical approach of selecting of transitive zones in БВР conducting among the adjacent holes which have revealed polytypic or ores of different grades is considered, and the technology of ore production processes formation, directed to factory processing , and dressing tails to the heap and cuvette leaching is offered. Key words: an open-cast mine, ore sites contouring , parameters бвр, transitive zones, selective extraction, flotation, heap and cuvette leaching , photoelectro-chemical processing, metal extraction.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Секисов Геннадий Валентинович — доктор технических наук, Учреждение Российской академии наук Институт горного дела ДВО, Секисов Артур Геннадьевич — доктор технических наук Учреждение Российской академии наук Институт горного дела, е-mail: sekisovag@mail.ru, Зыков Николай Васильевич — кандидат технических наук, Забайкальский горный колледж имени М.И. Агошкова, е-mail: zabgc@mail.ru; zabgc@rambler.ru, Лавров Александр Юрьевич — кандидат технических наук Учреждение Российской академии наук Институт горного дела, е-mail: sekisovag@mail.ru.