Режим горных работ при технологии предобогащения руды в карьере Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© М.С. Четверик, E.B. Бабий, 2013

УДК 622.7.05-9:622.271.06

М.С. Четверик, Е.В. Бабий

РЕЖИМ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДОБОГАЩЕНИЯ РУДЫ1В КАРЬЕРЕ

Приведено влияние вместимости ковша экскаватора на разубоживание горной массы. На основе анализа энергопотребления технологических процессов добычи и переработки руды обосновано применение технологии предобогашения руды в карьере. Рассмотрено влияние объема предобогашенной руды на снижение себестоимости концентрата.

Ключевые слова: режим горных работ, технология предобогашения, разубоживание горной массы, себестоимость концентрата.

f \ пираясь на основополагающую теорию академика В.В. Ржевского о режиме горных работ глубоких карьеров в Институте геотехнической механики HAH Украины совместно с другими научно-исследовательскими и проектными организациями была разработана циклично-поточная технология (ЦПТ) горных работ, которая впервые применена на карьере НКГОКа (1971 г.) и ИнГОКа (1974 г.). Это позволило решить проблему эффективной добычи руды на глубоких горизонтах карьеров.

На всех карьерах Кривбасса в период снижения производственных мощностей перешли к возрастающему графику режима вскрышных работ. Это привело к двум проблемам. Снижение производственных мощностей по концентрату обусловило увеличение его себестоимости, а уменьшение выемки вскрышных пород — к снижению доступных запасов (табл. 1). Проблема усугубляется еще и следующим.

С увеличением вместимости ков-

о

шей экскаваторов с 5 до 8 м и более повысилось разубоживание руды (рис. 1).

я = *^

1 а я

h + 3 К

(1)

где Ям — разубоживание руды, в долях единицы; V — вместимость ковша экскаватора, м3; И — высота уступа, м.

К повышенному разубоживанию приводит наличие в рабочих уступах породных прослоев большой мошно-сти. Потери и разубоживание руды одинаково пагубно влияют на сложность технологических процессов добычи и переработки железных руд, увеличивая себестоимость концентрата. Разубоживание руды приводит к большим энергетическим затратам в связи с увеличением объемов транспортирования из карьера, дробления и измельчения пустых пород, содер-жаших в рудной массе. Энергетические затраты особенно сушественны на стадиях измельчения и перекачки хвостов (рис. 2). На добычу руды расходуется 10 кВт-ч/т (с учетом механического дробления при ЦПТ), а на обогашение — 40 кВт-ч/т [1]. Около 30 % этой энергии расходуется на измельчение и складирование в хво-стохранилишах пустых пород.

О Я ИнГОК ЮГОК НКГОК ЦГОК СевГОК Предприятия

7557,0 13727,0 7773,0 -с -с 40 Ъ 4159,0 755,47 фактическая Производственная мощность по концентрату, тыс. т, (0)

9000 15000 12500 12500 7000 10000 рекомендуемая

93,2 89,4 90,0 100,3 97,6 101,0 при фактической производительности Предельная цена на концентрат, (Цр), грн./т

89,9 88,3 81,4 90,1 87,0 94,1 при рекомендуемой

113,4 194,2 117,2 102,0 62,4 113,2 при фактической производительности Доступные запасы (в концентрате), млн.т, ^Д2003г)

135,0 225,0 187,4 187,8 105,3 150,0 при рекомендуемой

69,15 72,63 64,27 74,31 67,95 69,32 Себестоимость концентрата (2003г), грн/т, (Сс)

1553218 1807018 1741000 1506613 1091520 2132555 Основные фонды, тыс. грн, (на 1.01.2003)

205,5 131,6 224,0 222,2 262,4 282,3 при фактической производительности Фондоемкость, грн/т, (К)

172,6 120,5 139,3 120,5 156,0 213,2 при рекомендуемой

и Я

43 "8

и <5

» Й

£ 2

■ 3

и

о и и< а

н 5

Н си а\ й к п и

а>

о •в

8 1 я ®

н £ ■8 2

в" А

i я

и >8

и »

в н

х в

й> а

п (в

и й § §

£ н а н н »

Н й М О

о ^

п н

х и й> а й> о о и

п о

н О Я а> 2

Рис. 1. Разубоживание руды в прикоитактиой зоне в зависимости от вместимости ковша экскаватора

Рис. 2. Энергопотребление технологических процессов добычи и переработки руды

Снижение себестоимости концентрата возможно при новой технологии — технологии предобогашения руды в карьерах. Сущность этой технологии заключается в том, что предобогащение руды осуществляют в карьере, а отходы предо-богащения размещают в выработанном пространстве или складируют совместно со вскрышными породами. Эта технология горных работ отличается от известных тем, что в карьере производят дополнительные технологические процессы: среднее дробление и сухую магнитную сепарацию [2].

Основой создания технологии предобогащения руды в карьерах служат такие разработки:

а) создание и использование на карьерах Крив-басса циклично-поточной технологии горных работ;

б) применение в карьерах стадии крупного механического дробления;

в) разработка дробилок с большой величиной сокращения и большим раскрытием минеральных зерен, способствующих применению сухой магнитной сепарации;

г) создание электромагнитных сепараторов для предобогащения слабомагнитных и магнитных крупнокусковых руд.

Возможны различные технологические схемы и

Рис. 3. Технологическая схема дробильно-обогатительного перегрузочного пункта

комплексы применения технологии предобогащения руды в карьерах [2]. Для предобогащения магнетитовых руд предусматривается использовать существующие в карьере корпуса крупного дробления или вновь строящиеся при понижении горных работ. Технологические схемы пре-добогащения руды в карьере могут быть различными в зависимости от следующих условий:

• тип применяемого оборудования (стационарные или мобильные агрегаты);

• место расположения оборудования (в забое, на борту карьера или в непосредственной близости от карьера);

• транспорт и передаточные конвейера (пологие, наклонные и крутонаклонные конвейера);

• наличие потенциального места для расположения оборудования (на одном уступе, поуступное расположение);

• размещение отходов (внутреннее или внешнее отвалообразование).

Типовая технологическая схема на борту карьера может быть представлена в виде (рис. 3).

Дробильно-обогатительный перегрузочный пункт руды в карьере включает в себя, кроме дробилки

крупного дробления 2, (см. рис. 3) дробилку среднего дробления 6, грохот 4, сепараторы сухого магнитного обогащения 8 и передаточные конвейера 3, 7 и 9. Дробилка крупного дробления, как и в ЦПТ, загружается автомобильным транспортом 1. После дробления горная масса поступает на грохот 4, для отсева мелкой фракции, чтобы не было переизмельчения породы, так как влажная мелочь отрицательно влияет на работу сепараторов. Подре-шетный продукт просыпается на питатель 5, а надрешетный продукт идет в дробилку среднего дробления 6. Дробленная горная масса направляется на сепараторы сухого магнитного обогащения 8, откуда сухие хвосты направляются в бункер 10, а предобогащенный продукт в бункер 11. Далее вскрышные породы и предобогащенный продукт выдаются по КНК 12 на перегрузочный пункт железнодорожного транспорта 13.

Если принять, что производительность обогатительной фабрики (ф, такая же как при переработке непре-добогащенной руды, то выпуск концентрата при переработке предобо-гащенной руды увеличится. Это по-

Рис. 4. Зависимость себестоимости концентрата от объемов предобога-шеиия руды в карьере: 1 — при увеличении производства концентрата; 2 — без увеличения производительности по концентрату

требует увеличения производственной мощности карьера.

Тогда

сПр = qф ^, т

gnp

(2)

где др, дпр — расходы на производство одной тонны концентрата соответственно рядовой руды и предобога-щенной, т.

Необходимая скорость понижения горных работ составит

а • f- • Кпр

Опр

hru =

м/год

(3)

В соответствии с [3] объем вскрыши, который необходимо вынуть составит

ОФ • ер ■ Ьу-аов • Кпр

v. =■

, м3 (4)

Y • Шср • Lop • gnp

где hy — высота уступа, м; Ьов — общая длина вскрышного фронта горных работ, подлежащего перемещению, м.

Объем вскрышных пород Из, которые подлежат укладке в отвал, увеличится также за счет отходов предобо-гащения. Тогда

а

Vb = Vh + ^ Y

(5)

Y • Ш • L

I ^^ ср ор

где Кпр — коэффициент, учитывающий потери и разубоживание руды при добыче; у — плотность руды, т/м3; 0р — средняя ширина рабочей площадки по руде, м; L — общая длина рудного фронта работ, который будет перемещаться в данном году, м.

^ _ 1

Ч ЕпР у

Из выражений (2), (5) следует, что при технологии предобогащения руды в карьере и увеличении выпуска концентрата производственная мощность карьера по руде должна быть увеличена. Увеличится при этом объем пород, которые подлежат укладке в отвал как за счет непосредственно вскрышных работ, так и за счет отходов обогащения.

При технологии предобогащения руды в карьере:

а) повышается производительность комбината по концентрату за счет переработки более качественного сырья;

б) снижаются затраты на концентрат в связи с вовлечением в переработку некондиционных и разубожен-ных руд и уменьшения при этом коэффициента вскрыши;

в) уменьшаются объемы транспортирования руды из карьера на поверхность и от карьера до обогатительной фабрики;

г) снижается объем энергопотребления, поскольку расходы энергии на дробление и сухую магнитную сепарацию в карьере меньше, чем на измельчение не предобогащенной руды на обогатительной фабрике.

Себестоимость концентрата может быть определена по выражениям

Q =

ср +

vb - q

Ув

св

Q + q

■ Р + СП

или ск =

СР +

Vb -

Yb

Q

р + спк (6)

где Ср — себестоимость добычи руды без учета погашения затрат по вскрыше, грн/т; Св — себестоимость вскрышных работ, грн/м3; Спк — постоянные расходы на обогащение одной тонны концентрата без учета стоимости руды, грн/т; уВ — объемный вес скальной вскрыши, т/м3; С— производительность карьера по руде,

млн.т/год; q — масса предобогащен-ной руды, т; р— расход руды на одну тонну концентрата.

Себестоимость концентрата уменьшается весьма существенно в зависимости от объемов предобогащенной руды (рис. 4).

Таким образом, потери и разубо-живание руды, наличие некондиционных руд, эксплуатация на карьерах оборудования большой единичной мощности, а также наличие многих разновидностей сортов руд вызывает необходимость применения технологии предобогащения сырья непосредственно в карьерах. Этому способствует применение циклично-поточной технологии, включающей крупное механическое дробление, и создание электромагнитных сепараторов для предобогащения слабомагнитных и магнитных крупнокусковых руд.

1. Дремин A.A. Стратегия энергосбережения при добыче и переработке железных руд // Горный журнал, 2006. — № 12. — С. 45—47.

2. Четверик М.С. Формирование ком-

плексов при технологии предобогащения руды в карьерах / М.С. Четверик, Е.В. Бабий, A.A. Икол // Металлургическая и гор-

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

норудная промышленность. — 2007. — № 3. — С. 91—93.

3. Четверик М.С. Определение производственной мощности глубоких карьеров, достижимой по горнотехническим возможностям / М.С. Четверик, О. А. Медведева // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2006. — № 6. — С. 64—67.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Четверик М.С. —доктор технических наук, профессор,

Бабий Е.В. — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, [email protected], Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова HAH Украины.

а