CC BY
19
УДК.622.271
ТЕХНОЛОГИЯ ВЕДЕНИЯ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ОТВАЛЬНОГО ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ
А.Ю. Чебан
Предлагается технико-технологическое решение с применением усовершенствованного отвального перегружателя, снабженного колосниками и просеивающими поверхностями, позволяющими осуществлять отделение обогащенной полезным компонентом мелкой фракции из минерализованных вмещающих пород непосредственно в процессе отвалообразования, что уменьшает количество транспортно-перегрузочных операций и снижает себестоимость ведения работ. Извлечение из техногенных отходов продуктивной мелкой фракции даст возможность получить дополнительный объем кондиционного минерального сырья, которое можно направить на переработку, а также снизить отрицательное воздействие горного производства на окружающую среду за счет уменьшения пыления отвалов.
Ключевые слова: минерализованные вмещающие породы; обогащенная мелкая фракция; экскаватор-драглайн; грохочение; формирование отвала.
Введение. В связи с постепенным снижением качественных показателей запасов многих полезных ископаемых, вовлекаемых в отработку, для обеспечения приемлемой рентабельности горного производства должны использоваться современные энергоэффективные ресурсосберегающие технологии, направленные на сокращение количества получаемых отходов и уменьшение загрязнения окружающей среды [1 - 4]. Решение задачи по обеспечению полноты использования ресурсного потенциала месторождений может быть обеспечено за счет сокращения потерь полезных ископаемых при разработке, переоценки балансовых запасов, привлечения по мере развития горных работ ранее некондиционных руд [5 - 7].
Существенным резервом для расширения минерально-сырьевой базы месторождений является вовлечение в переработку ранее сформированных складов некондиционных руд и даже отвалов минерализованных вмещающих пород. Так при разработке месторождения Мурунтау (Узбекистан) первоначально к некондиционным относили руды с содержанием золота 1,5...2,5 г/т, затем стали выделять в отдельный грузопоток некондиционную руду с содержанием 1,0.1,5 г/т [8]. В настоящее время на месторождении на переработку с применением метода кучного выщелачивания направляется рудная масса с содержанием более 0,5 г/т, при этом рассматривается вариант вовлечения в переработку минерализованных вмещающих пород с содержанием золота 0,25... 0,5 г/т, что позволит увеличить выход руды с 28 до 60 % при снижении среднего содержания на 18 % с одновременным ростом количества извлекаемого золота на 14 %
[9].
Постановка проблемы и состояние вопроса. С увеличением глубины карьеров образуется больше количество техногенных отходов в виде вскрышных пород и некондиционного сырья, суммарный объем которых может достигать 70... 90 % всей извлекаемой из недр горной массы. Для многих руд после их взрывного или механического рыхления характерно обогащение мелких фракций полезным компонентом, это связано с тем, что руда, будучи более хрупкой, чем вмещающие породы, интенсивнее измельчается [10]. Так, на руднике Ирокинда (Бурятия) исследования теряемого рудного отсева показали, что в классе -6 мм содержание золота составляет 7.29 г/т, а в классе +6 мм - менее 3 г/т [11]. На месторождении свинцово-цинковых руд Учкулач (Узбекистан) в руде, доставленной из забоя без перевалок, отчетливо прослеживается тенденция обогащения свинцом мелких классов, что позволяет на стадии грохочения выделять мелкий класс -25 мм и направлять его в концентрат, как содержащий свинца в 2-3 раза больше, чем руды классов +25 мм [12]. На Бом-Горхонском руднике (Забайкалье) среднее содержание трехокиси вольфрама в руде составляет 0,65 %, а в рудном отсеве - 1,1 % [13]. На Тырныаузском вольфрамо-молибденовом комбинате (Кабардино-Балкария) для биотитовых роговиков с прожилковым молибденовым оруденением обогащенным классом крупности является рудная мелочь размером -13 мм, при этом выход обогащенного класса крупности составляет 18.20 %, содержание молибдена в нем в 2,3 раза выше, чем в исходной рудной массе [14].
Тенденция обогащения мелких фракций полезными компонентами прослеживается не только на кондиционных, но и на забалансовых рудах, а также минерализованных вмещающих породах. Так исследования забалансовой руды забойной крупности месторождения Джилау (Таджикистан) показали, при среднем содержании золота в руде 0,77 г/т, обогащенная мелкая фракция -8 мм имеет содержание 1,52 г/т, в связи с чем при выходе данной фракции по массе 19,77 %, в ней содержится 41,76 % металла [15]. На руднике Norseman Gold Mining (Австралия) изучение старых отвалов забалансовых и убогих руд, планирующихся к переработке, показало, что при среднем содержании золота 0,8 г/т в мелких фракциях -25 мм имеется содержание 1,12 г/т, а во фракциях +25 мм - 0,66 г/т [16]. Для Тырныауз-ского вольфрамо-молибденового комбината был разработан способ формирования качества руд, заключающийся в отделении на специальном ру-доскате из потока некондиционных руд обогащенной мелкой фракции -5 мм, направляемой на обогащение, рудная масса размером +5 мм направляется на склад временно некондиционной руды [17].
С участием автора были проведены экспериментальные исследования по определению содержаний полезного компонента во фракциях минерализованных вмещающих пород забойной крупности одного из Дальневосточных золоторудных месторождений. Количественный анализ на золото проводился атомно-абсорбционным методом с использованием
спектрофотометра АА-7000. При среднем содержании золота в минерализованных вмещающих породах равном 0,15 г/т, содержание во фракциях -2 и -5+2 мм составляло соответственно 0,51 и 0,31 г/т, при выходе данных фракций по массе 7,6 и 4,9 % соответственно. Таким образом, объединенная мелкая фракция -5 мм имеет среднее содержание 0,43 г/т, и при общей массе 12,5 % в ней будут находиться около 36 % полезного компонента, содержащегося в исследуемых минерализованных вмещающих породах. При этом оставшаяся горная масса +5 мм будет иметь содержание металла около 0,11 г/т. Содержание золота 0,43 г/т в мелкой фракции позволяет обеспечить рентабельное извлечение металла посредством кучного выщелачивания, при этом очевидно, что в минерализованных вмещающих породах со средним содержанием 0,2-0,3 г/т в выделенной мелкой фракции -5 мм можно ожидать еще больших содержаний металла.
При формировании отвалов и штабелей с применением различного горнотранспортного оборудования наблюдается эффект сегрегации, заключающийся том, что при ссыпании зернистого материала крупные и тяжелые куски скатываются к их основанию, а мелкие куски остаются в верхней части, таким образом происходит естественное разделение крупных и мелких кусков. С учетом того, что крупные и мелкие фракции могут иметь разное содержание полезного компонента и/или вредных примесей, автоматически формируются кондиционные и некондиционные зоны отвала или штабеля. Эффект сегрегации может быть использован при обогащении руд, имеющих зависимость между крупностью горной массы и содержанием в ней полезного компонента. Так, в работах [18 - 19] для отвалов минерализованных вмещающих пород и некондиционной руды золоторудного месторождения Мурунтау (Узбекистан) на основании данных по гранулометрическому составу техногенного сырья и содержанию полезного компонента предлагается технология, заключающаяся в отработке верхнего обогащенного слоя отвала с кусками крупностью -50 мм с направлением кондиционного техногенного сырья на кучное выщелачивание. Недостатком данной технологии является то, что требуется повторная переэкскавация отвалов, кроме того, наличие тонких фракций в верхней части отвалов приводит к интенсивному пылению с выдуванием наиболее обогащенных классов, а в процессе выстаивания отвалы подвергаются воздействию солнечной радиации, осадков, перепадов температур, что приводит к физическому и химическому выветриванию, с выщелачиванием полезных компонентов и их переносом в нижнюю часть отвала.
Наличие зависимости между качеством рудной массы и ее крупностью может быть использовано для повышения эффективности технологии рудоподготовки путем просеивания рудной массы непосредственно в забое с применением специального выемочного оборудования или грохотильно-перегрузочных пунктов [20 - 22]. Например, экскаваторы с просеивающими ковшами, оборудованными вращающимися барабанами, используются
при выемке некоторых видов руд и строительных горных пород, так при разработке никелевых месторождений ковши с вращающимися барабанами используются для отделения никелевой руды (мелкие фракции) от пустых пород (крупные фракции) [20]. Недостатком таких ковшей является дополнительное измельчение рудной массы при ее встряхивании в просеивающем ковше вращающимися барабанами, что ведет к разубоживанию обогащенной рудной мелочи. Известна конструктивная схема усовершенствованного добычного комплекса на базе одноковшового экскаватора [21], дополнительно снабженного оборудованием для отделения обогащенной рудной мелочи из кондиционной и некондиционной руды, недостатком данного оборудования является сложность конструкции, что снижает его надежность. Грохотильно-перегрузочные пункты размещаются в карьере или на отвале для предварительной крупной сортировки сырья и выделения кондиционных фракций, так на ОАО «Ураласбест» общее содержание асбестового волокна во фракции -100 мм в 3,7 раза выше, чем в кусках +150 мм, а на ОАО «Комбинат «Магнезит» в рудной мелочи -15 мм содержится вредных примесей в 2-3 раза больше, чем в кусковом материале +30 мм, при этом кусковая магнезитовая руда на 60.90 % содержит в себе магнезит высших марок, в то время как мелочь только 30.40 % [22]. После грохочения производится отгрузка кондиционного продукта для дальнейшей переработки, в том числе надрешетного продукта на ОАО «Комбинат «Магнезит», подрешетного на ОАО «Ураласбест», некондиционный продукт отправляется в отвал или на склад низкокачественного сырья. Недостатком технологических схем с применением специальных грохотов является необходимость ведения дополнительных транспортно-перегрузочных операций, что увеличивает себестоимость ведения работ.
Известна технологическая схема ведения отвалообразования с применением экскаватора-драглайна и отвального перегружателя, обеспечивающая концентрацию процесса при автомобильном транспорте и интенсификации использования мощных автосамосвалов в случае наличия глубоких логов и слабых подстилающих пород [23]. Отвальный перегружатель выполняет вспомогательные функции перемещая горные породы из автосамосвалов в приямок с последующей их выемкой и укладкой в отвал экскаватором-драглайном. Отвальный перегружатель включает раму, рабочую площадку из жестких стержней, взаимодействующих с вибровозбудителем, а также бортами и задней стенкой. Недостатком технологической схемы является невозможность отделения обогащенных полезным компонентом мелких фракций в процессе отвалообразования.
Целью работы является обоснование технико-технологического решения, обеспечивающего отделение обогащенных полезным компонентом мелких фракций минерализованных вмещающих пород на отвальном перегружателе путем совершенствования его конструкции и принципа действия.
Результаты исследований. Институтом горного дела ДВО РАН предлагается способ отвалообразования с применением экскаватора-драглайна 1 и усовершенствованного отвального перегружателя 2, обеспечивающего отделение из минерализованных вмещающих пород обогащенной полезным компонентом мелкой фракции 3 непосредственно во время ведения отвальных работ (рисунок).
19 9 10 5 8 15 6
Схема ведения отвалообразования с применением усовершенствованного отвального перегружателя
Усовершенствованный отвальный перегружатель 2 включает раму 4, на которой установлены колосники 5 с вибровозбудителем 6 продольных колебаний, борта 7 и задняя стенка 8. Под колосниками 5 установлены просеивающие поверхности 9, 10 с вибратором 11 и упругими опорами 12, накопитель 13 и система пневмотранспортирования 14.
Автосамосвал 15 задним ходом заезжает на раму 4 усовершенствованного отвального перегружателя 2 до упора в заднюю стенку 8 и производит разгрузку минерализованных вмещающих пород на колосники 5, которые воспринимают ударные нагрузки со стороны падающей горной массы. Осуществляется крупное грохочение с перемещением негабаритных включений и крупных фракций в приямок 16. Прошедшая сквозь колосники 5 горная масса подается на просеивающие поверхности 9, 10, на которых осуществляется среднее и мелкое грохочение с выделением над-решётных фракций, также ссыпающихся в приямок 16, и мелкой фракции 3, просеивающейся в накопитель 13. Из накопителя 13 мелкая фракция 3 системой пневмотранспортирования 14 по гибкому трубопроводу 17 подается в герметичный бункер 18, который после загрузки перемещается специальным транспортным средством к месту переработки минерального сырья. Выделенная мелкая фракция, обогащенная полезным компонентом, может быть переработана с применением кучного выщелачивания.
Минерализованные вмещающие породы, с низким содержанием полезного компонента ссыпавшиеся в приямок 16 черпаются ковшом экскаватора-драглайна 1 и перемещаются в отвал 19.
Выводы. Выделение из минерализованных вмещающих пород, характеризующихся обогащением полезным компонентом мелкой фракции при взрывном рыхлении, позволяет получить дополнительный объем кондиционного минерального сырья, который можно направить на переработку. Предлагаемое в статье технико-технологическое решение с применением усовершенствованного отвального перегружателя позволяет осуществлять отделение обогащенной полезным компонентом мелкой фракции непосредственно в процессе отвалообразования, что уменьшает количество транспортно-перегрузочных операций и снижает себестоимость ведения работ. Удаление из техногенных отходов мелкой фракции позволит снизить отрицательное воздействие горных работ на окружающую среду за счет существенного уменьшения пыления отвалов и сокращения образования токсичных для биоты компонентов при воздействии на отвалы атмосферных осадков.
Список литературы
1. Трубецкой К.Н., Шапарь А.Г. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений. М.: Недра, 1993. 272 с.
2. Kaplunov D.R., Ryl'nikova M.V. Principles of projecting mining-and-engineering systems for integrated mineral mining with a combined geotech-nology // Journal of Mining Science. 2008. Vol. 44. №6. P. 578-584.
3. Jarvie-Eggart M.E. Responsible Mining: Case Studies in Managing Social & Environmental Risks in the Developed World. Colorado: Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2015. 804 р.
4. К вопросу защиты окружающей среды от мелкодисперсной пыли горных предприятий / Г.В. Стась, С.З.К. Калаева, К.М. Муратова, Я.В. Чистяков // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 1. С. 92-109.
5. Рыльникова М.В., Струков К.И., Федотенко Н.А. Влияние фактора распределения ценных компонентов в массиве месторождения «Свет-линское» на структуру производственной мощности золотодобывающего предприятия АО «ЮЖУРАЛЗОЛОТО» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. Вып. 2. С. 375-387.
6. Adams M. D. Gold Ore Processing: Project Development and Operations. 2nd ed. - Amsterdam: Elsevier, 2016, 980 p.
7. Чебан А.Ю. Совершенствование геотехнологии выемки тонких рудных тел с применением стрелового комбайна // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып.1. С. 340-348.
8. Кустов А.М., Иноземцев С.Б., Беленко А.П. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы золотодобычи на комбинате // Горный журнал. 2003. №8. С. 18-25.
9. Снитка Н.П., Наимова Р.Ш. Направления комплексного использования техногенных ресурсов при открытой разработке месторождения Мурунтау // Горный журнал. 2018. №9. С. 57-61.
10. Туртыгина Н.А. Изучение эффекта гранулометрической сегрегации при добыче вкрапленных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. №1. С. 25-28
11. Павлов А. М., Семенов Ю. М. Применение вакуумной технологии при зачистке руды в условиях криолитозоны рудника «Ирокинда» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. №11. С. 24-29.
12. Санакулов К.С., Руднев С.В., Канцель А.В. О возможности отработки месторождения Учкулач с использованием технологии рентгенра-диометрического обогащения свинцово-цинковых руд // Горный вестник Узбекистана. 2011. №1. С. 17-20.
13. Ситников Р.А. Гидромеханическая зачистка рудной мелочи -эффективный путь снижения потерь руды // Вестник Читинского государственного университета. 2010. №2. С. 18-22.
14. Новиков В.В., Леман Е.П., Жагуло Г.В. Нетрадиционная технология отработки рудных месторождений // Обогащение руд. 1992. №3-4. С. 4-12.
15. Самихов Ш.Р., Зинченко З.А., Бобохонов Б.А. Полупромышленные испытания отвального выщелачивания забалансовой руды месторождения Джилау // Золото и технологии. 2013. №3. С. 54-57.
16. Об опыте применения предварительной сепарации руды с применением современных сенсорных методик / С.В. Петров, А.П. Бороздин, Т.А. Головина, Ю.С. Шелухина // Разведка и охрана недр. 2021. №2. С. 3147.
17. А.с. 1120104 СССР. Способ формирования качества руд при добыче и рудоскат для его осуществления / В.А. Шестаков, В.А. Хакулов, Г.А. Семочкин. Опубл. 23.10.1984. Бюл. № 39.
18. Прохоренко Г.А. Применение кучного выщелачивания золота из руд техногенных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №3. С. 86-88
19. Наимова Р.Ш. Перспективы использования вскрышных пород карьера Мурунтау в качестве резервного сырьевого источника // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. №3. С. 117-122.
20. Увеличение продуктивности рудника экономически эффективным методом с помощью ALLU // Горная промышленность. 2020. №1. С. 68-69.
21. Чебан А.Ю. Технология разработки сложноструктурного месторождения с применением усовершенствованного добычного комплекса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 209-219.
22. Кантемиров В.Д., Титов Р.С. Оптимизация параметров карьерных грохотильно-перегрузочных пунктов // Известия Уральского государственного горного университета. 2020. №3. С. 107-114.
23. Отвальный перегружатель для мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров / С.Г. Молотилов, В.К. Норри, О.Б. Кортелев, В.Н. Власов // Известия вузов. Горный журнал. 2002. №6. С. 2531.
Чебан Антон Юрьевич, канд. техн. наук, доц., вед. науч. сотр., cheba-nay@mail.ru, Россия, Хабаровск, Институт горного дела Хабаровского федерального исследовательского центра Дальневосточного отделения Российской академии наук
TECHNOLOGY FOR DOING DOUBLE WORKS WITH THE USE OF AN IMPROVED
DOWNLOAD LOADER
A.Yu. Cheban
The article proposes a technical and technological solution using an improved dump loader equipped with grates and screening surfaces that allow the separation of the fine fraction enriched with a useful component from the mineralized host rocks directly in the process of dumping, which reduces the number of transport and handling operations and reduces the
cost of conducting works. The extraction of a productive fine fraction from man-made waste will make it possible to obtain an additional volume of conditioned mineral raw materials that can be sent for processing, as well as reduce the negative impact of mining on the environment by reducing the dusting of dumps.
Key words: mineralized host rocks; enriched fine fraction; dragline excavator; screening; dump formation.
Cheban Anton Yuryevich, candidate of technical sciences, docent, leading researcher, chebanay@mail.ru, Russia, Khabarovsk, Mining Institute of the Khabarovsk Federal Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Trubetskoy K.N., Shapar A.G. Low-waste and resource-saving technologies in open-pit mining. M.: Nedra, 1993. 272 p.
2. Kaplunov D.R., Ryl'nikova M.V. Principles of projecting mining-and-engineering systems for integrated mineral mining with a combined geotech-nology // Journal of Mining Science. 2008. Vol. 44. №6. P. 578-584.
3. Jarvie-Eggart M.E. Responsible Mining: Case Studies in Managing Social & Environmental Risks in the Developed World. Colorado: Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2015. 804 p.
4. On the issue of environmental protection from fine dust of mining enterprises / G.V. Stas, S.Z.K. Kalaeva, K.M. Muratova, Ya.V. Chistyakov // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2019. Issue 1. pp. 92-109.
5. Rylnikova M.V., Strukov K.I., Fedotenko N.A. The influence of the distribution factor of valuable components in the Svetlinskoye deposit array on the structure of the production capacity of the YUZHURALZOLOTO gold mining enterprise JSC // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2022. Issue. 2. pp. 375-387.
6. Adams M. D. Gold Ore Processing: Project Development and Operations. 2nd ed. - Amsterdam: Elsevier, 2016, 980 p.
7. Cheban A.Yu. Improving the geotechnology of excavation of thin ore bodies using a boom combine // Proceedings of Tula State University. Earth sciences. 2020. Issue 1. pp. 340-348.
8. Kustov A.M., Inozemtsev S.B., Belenko A.P. The state and prospects of development of the mineral resource base of gold mining at the combine // Mining Journal. 2003. No. 8. pp. 18-25.
9. Snitka N.P., Naimova R.S. Directions of complex use of technogenic resources in the open-pit development of the Muruntau deposit // Mining Journal. 2018. No.9. pp. 57-61.
10. Turtygina N.A. The study of the effect of granulometric segregation in the extraction of interspersed ores // Mining information and analytical Bulletin. 2014. No. 1. pp. 25-28
11. Pavlov A.M., Semenov Y. M. Application of vacuum technology for ore stripping in the conditions of the cryolithozone of the Irokinda mine // Mining information and Analytical Bulletin. 2007. No. 11. pp. 24-29.
12. Sanakulov K.S., Rudnev S.V., Kanzel A.V. About the possibility of mining the Uchkulach deposit using the technology of X-ray radiometric enrichment of lead-zinc ores // Mining Bulletin of Uzbekistan. 2011. No. 1. pp. 17-20.
13. Sitnikov R.A. Hydro-mechanical cleaning of ore fines is an effective way to reduce ore losses // Bulletin of the Chita State University. 2010. No.2. pp. 18-22.
14. Novikov V.V., Leman E.P., Zhagulo G.V. Unconventional technology of mining ore deposits // Ore enrichment. 1992. No.3-4. pp. 4-12.
15. Samikhov Sh.R., Zinchenko Z.A., Bobokhonov B.A. Semi-industrial tests of dump leaching of off-balance ore of the Dzhilau deposit // Gold and technologies. 2013. No.3. pp. 54-57.
16. On the experience of using preliminary ore separation with the use of modern sensory techniques / S.V. Petrov, A.P. Borozdin, T.A. Golovina, Yu.S. Shelukhina // Exploration and protection of the subsoil. 2021. No.2. pp. 31-47.
17. A.S. 1120104 USSR. The method of forming the quality of ores during mining and the ore-rolling machine for its implementation / V.A. Shestakov, V.A. Khakulov, G.A. Semochkin. Publ. 23.10.1984. Byul. No. 39.
18. Prokhorenko G.A. Application of heap leaching of gold from ores of technogenic deposits // Mining information and analytical bulletin. 2000. No. 3. pp. 86-88
19. Naimova R.S. Prospects of using overburden rocks of the Muruntau quarry as a reserve raw material source // Mining information and analytical bulletin. 2011. No.3. pp. 117-122.
20. Increasing the productivity of a mine by an economically efficient method using ALLU // Mining industry. 2020. No. 1. pp. 68-69.
21. Cheban A.Yu. Technology of development of a complex-structured deposit with the use of an improved mining complex // Proceedings of Tula State University. Earth sciences. 2020. Issue 3. pp. 209-219.
22. Kantemirov V.D., Titov R.S. Optimization of parameters of quarry screening and reloading points // Izvestiya Ural State Mining University. 2020. No. 3. pp. 107-114.
23. Dump loader for powerful excavator-automobile complexes of quarries / S.G. Molotilov, V.K. Norrie, O.B. Kortelev, V.N. Vlasov // Izvestiya vuzov. Mining magazine. 2002. No. 6. pp. 25-31.
