CC BY
20
УДК 622.272.06:622.7.012.2
Соломеин Юрий Михайлович
младший научный сотрудник лаборатории подземной геотехнологии, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58 e-mail: [email protected]
Solomein Yury M.
junior research worker
of the laboratory of underground geo-technology The Institute of Mining UB RAS, 620075, Yekaterinburg, Mamin-Sibiryak st., 58 e-mail: [email protected]
Никитин Игорь Владимирович
научный сотрудник
лаборатории подземной геотехнологии, Институт горного дела УрО РАН e-mail: [email protected]
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ОСВОЕНИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Nikitin Igor V.
research worker
of the laboratory of underground geo-technology The Institute of Mining UB RAS e-mail: [email protected]
DETERMINATION THE ARRANGEMENT OF AN UNDERGROUND PROCESSING COMPLEX DURING MINING AN IRON ORE DEPOSIT
Аннотация:
Изучен опыт и выявлены преимущества размещения обогатительного комплекса под землей при разработке легкообогатимых железных руд. На примере шахты Естюнинская со стратегической производственной мощностью 5 млн т руды в год сформирована рациональная технологическая схема выемки запасов глубоких горизонтов, основанная на восходяще-нисходящем порядке отработки запасов и применении подземного обогатительного комплекса. Предложена методика определения оптимального места расположения подземного обогатительного комплекса в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На основе экономико-математического моделирования вариантов определены оптимальное место расположения подземного обогатительного комплекса в шаге вскрытия и схема транспорта грузов (руды, породы, хвостов обогащения и концентрата).
Ключевые слова: подземное обогащение, обогатительный комплекс, восходящий порядок отработки, транспортная система, магнитная сепарация, железный концентрат
Abstract:
The experience was studied and the advantages of arrangement a processing complex underground during mining free-milling iron ores were revealed. As the example of the Estyuninskaya iron ore mine with strategic production capacity of 5 million tons of ore per a year a rational technological scheme of extraction the deep horizons stocks, based on the ascending and descending order of development the reserves and underground processing complex employment.. The methods of determining the optimum arrangement of the underground processing complex in horizontal and vertical planes is proposed. In terms of economic and mathematical options modeling both the optimal arrangement of the underground processing complex in the step of opening and rational scheme of cargoes transportation (ore, rock, tailings and concentrate) are determined.
Key words: underground concentration, processing complex, ascending order of mining, transport system, magnetic separation, ferrous concentrate
В настоящее время горнопромышленный комплекс является источником существенного загрязнения окружающей среды. При подземном способе разработки одним из основных факторов, определяющих степень негативного воздействия на окружающую среду, является деятельность обогатительных фабрик и отходы их производства. Решение данной проблемы видится в размещении обогатительных комплексов под землей (ПОК) с получением концентрата и использованием отходов обогащения (дробленой породы и хвостов) для заполнения выработанного пространства.
Положительный опыт подземного обогащения руды имеется за рубежом: в Перу, в Италии, в Швеции, в Канаде [1 - 3]. В отечественной практике ПОК пока не применяются, хотя в последнее время идея размещения обогатительного передела под землей приобретает все большее признание.
По мнению авторов [4], подземное обогащение перспективно использовать при разработке месторождений низкокачественных, но легкообогатимых железных руд по схеме с использованием сухой (СМС) и мокрой магнитной сепарации (ММС). Наиболее предпочтительным является сочетание подземного обогащения с нисходяще-восходящим порядком отработки месторождений [5]. В этом случае происходит гармоничное сочетание возможности заполнения выработанного пространства и необходимости утилизации отходов добычи и обогащения руды.
Применение ПОК возможно на железорудной шахте Естюнинская, для которой при производственной мощности 5 млн т руды в год сформирована технологическая схема выемки запасов горизонтов -240/-640 м с применением ПОК (рис. 1). Этажи отрабатываются одновременно: верхние (-240/-440 м) - в нисходящем порядке этажно-ка-мерной системой с последующим обрушением целиков, нижние (-440/-640 м) - в восходящем порядке этажно-камерной системой с сухой закладкой. Порода от проходки с верхних этажей по рудоспускам перепускается на нижние этажи, а затем транспортируется самоходным оборудованием в отработанные камеры [5].
1 Приемный бункер 8 Су.чгп ьтзгч/гнаг сепгрЕ-i.;, - (СМС) 15 II ступень мокрой магнитной сепарации
2 Гроб'..."■,;.: h-pvr-;с-:eSrri!H* (ДКД) 9 ' = t СМС 16 Циклон
3 - 1 г|■:■ ц::■:■г-- I" (ДСД) 10 Стержневая мельница 17 Шаровая мельница
4 бункер усреднения 11 I ступень мокрой магнитной сепарации 18 III ступень мокрой магнитной сепарации
5 Грохот 12 ' = "i- ММС 19 Циклон
6 F v. ; ДСД 13 Циклон 20 "- ■":":■ ■-■■■■-■ Г : -: ."■ .■ ■.■--■- : ЗДК
7 ^püCr.1^ r-.'tni'.o-ü дреЬлгк-т (ДМД) 14 Шаровая мельница 21 Скиповой ствол
Рис. 1 - Технологическая схема комбинированной выемки запасов с применением ПОК
Установлено, что вертикальная схема компоновки технологического оборудования ПОК позволяет минимизировать строительный объем, капитальные и эксплуатационные затраты и эффективно перемещать грузопотоки сырья в пространстве [5].
Схема распределения продуктов ПОК для переработки 5 млн т железной руды показана на рис. 2. Из схемы видно, что хвосты ММС полностью используются для закладки отработанных камер. Наиболее целесообразно использование хвостов в виде сухой закладки (с влажностью до 8 - 10 %) или в виде пастовой закладки (с влажностью 18 - 20 %). Хвосты СМС (в виде щебня и отсева для строительства) могут быть реализуемой продукцией и подниматься на поверхность. Отказаться совсем от отвалов пустых
пород на поверхности нельзя: они необходимы на первом этапе строительства и эксплуатации рудника. При этом породы могут быть размещены в отработанном пространстве карьеров или в зонах обрушения.
Рис. 2 - Схема распределения продуктов обогащения ПОК
Оптимальное место расположения ПОК в горизонтальной плоскости целесообразно определять по центру тяжести суммарных запасов рудных тел Естюнинского месторождения, в вертикальной - по критерию минимума суммарных приведенных капитальных затрат на вскрытие и эксплуатационных затрат на транспортирование грузов (руды, породы, хвостов обогащения и концентрата).
Целевая функция для условий железорудного месторождения имеет следующий
вид:
Э — [с^£д eqa^] э + э + э )
■-'зак ' ■-'ток ' ■-'до J
[(Кгкр + Кпов + Кобор + Кок + Кдзк + Кзк)/ГГ] + (Эпнр + Эпод + Эвшт +
+ СЭП ^ max
где с - содержание железа в балансовых запасах, доли ед.;
Z - цена металла на мировом рынке FOB, руб./1% содержания железа в тонне товарной руды (концентрате);
8д- коэффициент качественного извлечения при добыче, доли ед.;
8о - коэффициент извлечения металла в концентрат при обогащении, доли ед.;
Аг - годовая производительность, т/г;
Кгкр, Кпов, Коб0р, Кок, Кдзк,Кзк - капитальные затраты на горно-капитальные работы, сооружение поверхностных зданий, приобретение оборудования, строительство обогатительного (поверхностного, подземного), дробильно-загрузочного и закладочного комплексов, соответственно, руб.;
T - срок отработки запасов в шаге вскрытия, лет;
Э Э
пнр
пнр> '-'под?
Э
Эзак, Этоф, Эдо - эксплуатационные затраты на подготови-
тельно-нарезные работы, подъем руды и концентрата, внутришахтный транспорт руды, хвостов обогащения и концентрата, закладочные работы, поверхностный транспорт руды до обогатительного комплекса, дробление и обогащение руды, соответственно,
руб.;
СЭП - денежная оценка социальных и экологических последствий реализации стратегии, руб.
С целью определения оптимального места расположения ПОК в шаге вскрытия рассмотрено 4 варианта:
1) в этаже -340/-440 м, гор. -340 м - концентрационный;
2) в этаже -440/-540 м, гор. -440 м - концентрационный;
3) в этаже -540/-640 м, гор. -540 м - концентрационный;
4) ниже гор. -640 м, гор. -640 м - концентрационный.
Для каждого варианта разработаны схемы транспорта грузов:
а) А35+КУ - руда из добычных блоков до ПОК доставляется автосамосвалом MT436LP (35 т); порода из проходческих забоев до закладываемых камер - погру-зочно-доставочными машинами (ПДМ) типа AtlasCopco ST14 (14 т); сухая закладка (хвосты СМС) от ПОК до закладываемых камер - автосамосвалом MT436LP (35 т); гидравлическая закладка (хвосты ММС) от ПОК до закладываемых камер - по трубам; концентрат от ПОК до ствола на горизонте - 340 м - конвейером по уклону (КУ);
б) А35+ЖД - отличается от предыдущей схемы тем, что концентрат от ПОК до ствола транспортируется электровозом 14КР 2А в вагонетках ВГ-10;
в) ЖД+ЖД - руда доставляется по откаточным горизонтам до капитальных рудоспусков, пройденных в ПОК, электровозом 14КР 2А в вагонетках ВГ-10; порода из проходческих забоев до закладываемых камер - ПДМ типа ST 14; сухая закладка (хвосты СМС) от ПОК до ствола - электровозом 14КР 2А в вагонетках ВБ-4, подъем по стволу до закладочного горизонта, транспорт от ствола до добычных блоков - электровозом 14КР 2А; гидравлическая закладка (хвосты ММС) от ПОК до закладываемых камер - по трубам; концентрат от ПОК до ствола - электровозом 14КР 2А в вагонетках ВГ-10.
На основе экономико-математического моделирования определено оптимальное расположение ПОК в шаге вскрытия по критерию суммарных приведенных затрат (рис. 3).
Рис. 3 - Зависимость суммарных приведенных капитальных и эксплуатационных затрат на транспортирование грузов ПОК от его высотного расположения
Таким образом, для условий Естюнинского железорудного месторождения установлено, что по абсолютной величине приведенных затрат оптимальным является расположение ПОК на нижнем (концентрационном) горизонте -640 м при грузопотоке по схеме с железнодорожным транспортом на откаточных и концентрационном горизонтах.
Литература
1. Абрамов В.Ф., Лушников В.В., Сажнев А.А. Опыт разработки месторождений с подземным обогащением руды на зарубежных рудниках. - Цветная металлургия. -1984 - № 12. - С. 71 - 72.
2. Пирогов Г.Г. Разработка месторождений с извлечением и переработкой руд в подземном пространстве / Г.Г. Пирогов. - Чита: ЧитГУ, 2004. - 263 с.
3. Шварц Ю.Д. Подземные комплексы по добыче и переработке минерального сырья - предприятия XXI века // Горная промышленность. - 2000. №1. - С. 34-36.
4. Соколов И.В., Гобов Н.В., Смирнов А.А., Медведев А.Н. Комплексная эколо-гоориентированная подземная геотехнология добычи и обогащения железных руд // Экология и промышленность России. - 2013. - Сентябрь. - С. 16 - 20.
5. Способ отработки крутопадающих рудных месторождений / Соколов И.В., Смирнов А.А., Гобов Н.В., Антипин Ю.Г. // Патент РФ № 2534301. Опубл. 27.11.2014.
