CC BY
23
© В.А. Ермолов, В.В. Гладышев,
Е.П. Шербакова, 2003
УЛК 622.014.3:502.76
В.А. Ермолов, В.В. Гладышев, Е.П. Шербакова
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОВЛОРСКОГО ТЕХНОГЕННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Сначала 90-х годов спрос на ковдорский железорудный концентрат снизился с 5,7-5,9 до 2,7-3 млн т, что привело к сокращению добычи комплексной бадделеит-апатит-магнетитовой руды на основном карьере. В то же время маркетинговые исследования на внешнем и внутреннем рынках показали необходимость не только поддерживать, но и наращивать объемы производства апатитового и бадделеитового концентратов.
В этой ситуации большой интерес для ОАО «Ковдорский ГОК» представляли хвосты обогащения, уложенные в обособленное хранилище в начальный период работы комбината (1962-1980 гг.) и являющиеся по сути техногенным месторождением, в связи с чем комбинат с 1999 г. приступил к их промышленной разработке.
Технологические показатели обогащения лежалых хвостов до недавнего времени были сопоставимы с показателями переработки руд коренного месторождения. В последнее время в связи с вовлечением в переработку все в больших объемах запасов нижних горизонтов техногенного месторождения, отличающихся более мелким фракционным составом, извлечение Р2О5 в апатитовый концентрат снизилось на 3-5 %.
В этой связи весьма актуальной представляется задача районирования лежалых хвостов по крупности, которая позволит дать более детальное описание строения техногенного массива и, соответственно, обосновать наиболее эффективные технологии переработки отходов рудообогащения.
Как показывают испытания по обогащению малых технологических проб, проведенные на Ковдор-ском ГОКе, при содержании в хвостах фракции -71 мкм более 35 % лишь в единичных случаях возможно получение апатитового концентрата с содержанием Р2О5 38 % и более; бадделеитовый концентрат при таком фракционном составе на имеющемся оборудовании и при существующей технологии получить невозможно, так как материал при переработке уходит в шламы. При содержании фракции -71 мкм до 35 % получаются (за редким исключением) требуемые по качеству концентраты при достаточно высоком извлечении.
Вместе с тем, как показали испытания, проведенные на Ковдорском ГОКе, из лежалых хвостов, содержащих от 39 до 75 % класса -71 мкм, с использованием скорректированного фабричного реагент-ного режима и введением дополнительной перечист-ной флотации без применения измельчения, но с применением обесшламливания по классу - 30 мкм
можно получить апатитовые концентраты с содержанием 36 -39 % Р2О5 при извлечении 35 -50 %. В соответствии с изложенным, районирование Ковдорско-го техногенного месторождения было решено произвести по содержанию класса -71 мкм, для чего было использовано 428 значения, полученных при опробовании скважин по слою +279 м.
Районирование техногенных массивов связано с выделением однородных технологических зон. В данном случае такая задача была решена при помощи программы, разработанной на кафедре геологии МГГУ, основанной на «контрастно-групповом анализе» статистических данных.
Характерной особенностью данного метода является последовательное разбиение исходной совокупности на все новые и новые подклассы. Сначала вся совокупность делится на два класса по значениям переменных (значимых факторов), каждый из которых далее разбивается на два подкласса и.т.д.
Два подкласса, полученные при очередном разбиении, должны отвечать следующим условиям:
- внутренняя однородность каждого подкласса выше, чем однородность их объединения;
- взаимная однородность подклассов максимальная.
Разбиения на подгруппы осуществляются на основании оценок дисперсии, поскольку дисперсия является характеристикой однородности или неоднородности выборочной совокупности.
В итоге программой было выделено 3 технологических зоны, основные статистические характеристики которых приведены в таблице.
В дальнейшем, сгруппированные по 3 зонам данные опробования, полученные в результате использования программы, дали возможность составить план распределения технологических сортов руд по горизонтам.
При существующей технологии получения бадде-леитового концентрата, принятой на Ковдорском ГОКе, потери при гравитационном обогащении ввиду переизмельчения зерен циркона во фракции -0,071 мм составляют 50 % и более, в связи с чем получение данного концентрата из хвостов с преобладающим выходом FR -0,071 мм экономически нецелесообразно. Получение бадделеитового концентрата при существующей технологической схеме возможно лишь из лежалых хвостов зоны I, в которой суммарный выход фракций +3,0 - 0,014 мм и +0,071 мм в среднем составляет 70 %. Получение апатитового концентрата при существующей технологической схеме также возможно только из зоны I. В перспективе, однако, ожидается возможность использования для получения апатитового концентрата более мелких хвостов, что позволит в полной мере использовать сырьевые ресурсы зоны II.
В последние годы повышенное внимание, как в зарубежных странах, так и в России уделяется так называемым потенциально токсичным элементам
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ЗОНАМ, ВЫАЕЛЕННЫМ МЕТОЛОМ «КОНТРАСТНО-ГРУППОВОГО АНАЛИЗА»
Показатели Среднее значение С, % Стандартное отклонение, а, % Коэффициент вариации V, % Асимметрия, А Эксцесс, Е
Слой +279 м - зона I
Геобщ 3,61 0,36 10,1 1,15 2,37
Р205 11,4 1,46 12,8 0,33 1,15
7Ю2 0,37 0,13 35,6 1,96 2,31
FR +3,0-0,14мм 47,4 13,1 24,1 0,15 -0,86
FR +0,071мм 23,8 5,35 21,4 1,12 1,96
FR -0,071мм 28,6 3,93 19,1 0,88 0,56
Слой +279 м - зона II
^общ 3,48 0,34 9,8 1,13 0,33
Р205 10,8 1,1 10,2 1,35 1,52
7г02 0,31 0,11 34,4 -0,47 0,82
FR +3,0-0,14мм 16,1 10,19 29,3 -0,66 1,02
FR +0,071мм 18,3 5,36 14,6 0,63 -0,51
FR -0,071мм 65,5 8,69 30,5 0,15 1,26
Слой +279 м - зона III
^"еобщ 3,34 0,28 8,36 0,85 0,67
Р205 10,2 1,19 11,7 0,46 -0,80
7г02 0,22 0,04 18,6 0,04 -1,25
FR +3,0-0,14мм 3,6 4,31 35,6 0,15 1,11
FR +0,071мм 11,0 10,9 29,1 0,33 0,67
FR -0,071мм 85,2 15,1 30,1 1,08 2,03
(ПТЭ) в фосфатном сырье. Из фосфатных руд и концентратов ПТЭ переходят в фосфорные удобрения, в их составе вносятся в почву, усваиваются растениями и по пищевой цепи животными и человеком, создавая угрозу его здоровью. К числу ПТЭ относятся токсичные элементы, тяжелые металлы и естественные радионуклиды - всего по разным оценкам от 16 до 22 элементов, в том числе: фтор, марганец, никель, медь, цинк, мышьяк, стронций, ванадий, хром, свинец, ртуть, кобальт, кадмий, уран, торий и иттрий, а также селен, бор, молибден, ма, барий и вольфрам.
В связи с этим представлялось необходимым произвести оценку выделенных технологических зон по содержанию ПТЭ, для чего использовался геоиндикатор экологичности фосфатного сырья, разработанный профессором В.А. Ермоловым и А.Н. Быховцем.
Геоиндикатор экологичности фосфатного сырья определяется из выражения:
^ хВТ хТМ
=--------1-------1------,
э Р Р Р
где У- покаР
затель, отражающий долю высокотоксичных элементов на единицу питательного вещества (Р2О5);
показа-
Р
тель, отражающий долю тяжелых металлов на единицу питательного вещест-
У ЯУ пока - покар
затель, отражающий долю радиоактивных элементов и иттрия на единицу питательного вещества.
На основании данных по
бованию Ковдор-ского
го месторождения на примесные элементы и естественные радионуклиды за 2001 г. представлялось возможным рассчитать геоиндикатор экологичности фосфатного сырья для всех трех выделенных технологических зон.
Из содержащихся в пробах фосфатного сырья примесных элементов:
- к высокотоксичным относились: Нд, С^
Аб, Бе;
- к тяжелым металлам относились: Нд, С^
РЬ, 7п, Со, №, Си, БЬ;
- к радиоактивным и иттрию, и, ТЬ, У.
Для трех выделенных зон были получены следующие значения геоиндикаторов экологичности: 0Э1 = 0,00128 , 0Э2 = 0,00152, ОЭ3 = 0,00167, на основании чего можно сделать вывод о том, что наиболее экологически безопасным будет являться апатитовый концентрат, полученный из фосфатного сырья зоны I. Разработка лежалых хвостов зоны II будет сопровождаться увеличением содержания ПТЭ. Наиболее низкие показатели экологической безопасности характерны для фосфатного сырья из зоны III.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------------
Ермолов Валерий Александрович - доктор технических наук, профессор кафедры геологии Московского государственного горного университета.
Гладышев Владислав Владимирович - магистрант кафедры геологии Московского государственного горного университета.
Щербакова Елена Павловна - кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды Московского государственного горного университета.
