CC BY
18
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
МОДУЛЬНЫХ УСТАНОВОК ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АЛМАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯКУТИИ
Михаил Николаевич Злобин,
доктор технических наук, заслуженный изобретатель СССР.
Сергей Иванович Митюхин,
кандидат геолого-
минералогических наук, заместитель исполнительного директора АК «АЛРОСА» (г. Мирный, институт «Якутнипроалмаз»).
Василий Павлович Миронов,
кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории радиометрической сепарации (г. Мирный, институт «Якутнипроалмаз»).
М. Н.Злоб
АК «АЛРОСА» продолжительное время эксплуатировала очень продуктивные месторождения алмазов -трубки «Мир», «Интернациональная», «Айхал», «Удачная», а также некоторые другие. По мере отработки карьеров экономическая эффективность эксплуатации этих месторождений снижалась, прежде всего, из-за увеличения затрат на добычу руды со дна очень глубоких карьеров - 500 м и более. В настоящее время на таких трубках ведется или готовится к внедрению добыча руды подземным способом. Затраты в этом случае существенно выше, чем при открытой добыче, поэтому строительство шахт экономически целесообразно только на высокопродуктивных трубках.
Дальнейшие перспективы связаны с вовлечением в эксплуатацию новых месторождений в отдаленных районах Заполярья. В Якутии открыто более тысячи кимберлитовых трубок, но пригодными для промышленной эксплуатации являются лишь некоторые из них. Подавляющее большинство кимберлитовых трубок либо низкоалмазоносно, либо вообще не содержит алмазов. Все они территориально сгруппированы в кимберли-товые поля (рис. 1). В настоящее время эксплуатируются месторождения Мирнинского, Накынского, Алакит-Мархинского и Далдынского полей. Вовлекаются в эксплуатацию Мунские трубки. Кимберлиты разбросаны по обширной территории, причем преимущественно в заполярных районах, практически неосвоенных и малонаселенных. Строить в таких местах города и крупные горнообогатительные комбинаты, которые окажутся невостребованными после завершения эксплуатации алмазных месторождений, вряд ли целесообразно.
н, С. И. Митюхин, В. П. Миронов.
Наряду с тенденцией к уменьшению алмазоносности, для кимберлитов Заполярья характерны снижение качества алмазов и увеличение доли недорогого технического сырья за счет снижения содержания ювелирного. Цены на техническое сырье постоянно снижаются, что объясняется, главным образом, конкуренцией со стороны производителей синтетических алмазов.
Рис. 1. Кимберлитовые поля на территории Якутии: 1 - Мир-нинское; 2 - Накынское; 3 -Алакит-Мархинское; 4 - Дал-дынское; 5 Мунское; 6-19 - кимберлитовые поля на отдаленных территориях.
Технология синтеза алмазов достигла существенных успехов, и синтетические монокристаллы приближаются по качеству к природным образцам (рис. 2). Компания De Beers обладает такими технологиями, справедливо считая, что синтетические алмазы могут вытеснить природные во всех областях промышленного при-
Рис. 2. Синтетические алмазы весом 1,0-1,8 карата.
менения, оставив им место только в ювелирном производстве.
Добыча полезных ископаемых экономически целесообразна при условии превышения стоимости конечной продукции над затратами. В нашем случае эта стоимость, по перечисленным выше причинам, имеет тенденцию к снижению при одновременном увеличении расходов на добычу. Таким образом, для успешного освоения низкопродуктивных алмазных месторождений требуется резкое снижение себестоимости используемых технологических процессов.
Традиционная технология добычи алмазов в общих чертах состоит из нескольких стадий. Этап горных работ включает вскрышу кимберлита, строительство карьера и отбойку руды с использованием главным образом взрывов. При их проведении осуществляется первоначальное дробление кимберлита. Далее сотни тысяч тонн рудной массы транспортируются на обогатительные фабрики дорогостоящими большегрузными (до 120 тонн) самосвалами. Для таких тяжелых машин строятся специальные дороги, протяженность которых достигает иногда 10-20 км. На обогатительной фабрике руда поступает в мельницы (циклопические сооружения высотой 8-12 м), где измельчается до кусков размером менее 50 мм. Измельчение - наиболее энергозатратный передел. После выхода из мельницы куски измельченной руды распределяются по технологическим фракциям на ситах-грохотах, названых так, вероятно, из-за специфических звуков, издаваемых ими при работе. После грохочения, на специальных установках (отсадочных машинах или тяжелосредных гидроциклонах) из руды выделяют тяжелую фракцию - куски породы плотностью более 2,5-3,0 г/см-3. Алмазы, обладая плотностью 3,5 г/см3, попадают именно в нее. Легкая фракция, состоящая обычно из известняков и песчаников, выводится в отвал.
Для извлечения алмазов из тяжелой фракции руды используется ряд радиометрических методов. Наиболее продуктивный из них - метод рентгенолюминесцентной сепарации. Он является основным обогатительным методом, применяемым в алмазодобывающей индустрии. В его основе - свойство алмазов люминесцировать под
воздействием рентгеновского излучения (рис. 3). Автоматические рентгенолюминесцен-тные сепараторы широко используются на обогатительных фабриках России, ЮАР и в ряде других стран с развитой алмазодобывающей промышленностью. Рентгенолюминес-центный сепаратор - сложный высокоавтоматизированный измерительный прибор, извлекающий частицы с требуемыми характеристиками по результатам проведенного измерения светового потока от люминес-цирующего минерала. Сепарацию, в свою очередь, подразделяют на обогащение и доводку концентрата. Алмазы из руды извлекают именно доводочными операциями рентгенолюми-несцентной сепарации. Таким образом, добыча алмазов - сложный и весьма затратный процесс.
В связи с истощением руды в трубках-«чемпионах» в эксплуатацию сегодня вовлекаются «резервные» месторождения, которые либо невелики по запасам руды (трубка «Дачная»), либо имеют относительно невысокое содержание полезного компонента (трубки «Комсомольская», «Зарница»). Но главные перспективы - это отдаленные месторождения Заполярья. Используемое оборудование для разработки таких месторождений должно иметь способность работать в автономном режиме, быть мобильным и недорогим, а сама технология - максимально упрощенной и ориентированной на добычу сырья ювелирного качества. Применение модульных установок - одно из возможных направлений снижения непроизводительных затрат.
Рис. 3. Рентгенолюминесценция алмазов ювелирного качества.
Раскрытие алмазов в процессе рудоподготовки - наиболее дорогостоящая операция, поэтому следует в максимальной степени использовать природные особенности кимберлитов и, в первую очередь, предрасположенность м но гих их типов к выветриванию - разрушению под воздействием атмосферных факторов. Этот процесс можно целенаправленно интенсифицировать и таким образом подготовить рудную массу к механическому раскрытию алмазов более простыми и доступными способами в условиях отдаленных территорий. Ускорить естественное разрушение кимберлитов можно за счет максимального увеличения свободной поверхности рудного материала. Кимберлиты предварительно следует раздробить до определенной, обеспечивающей полную сохран-
■
ность алмазов крупности, используя типовые передвижные дробильные установки.
Поскольку выветривание кимберлитов происходит более интенсивно при наибольшем перепаде дневных и ночных температур в весенний и осенний периоды, когда цикличность замерзания и оттаивания породы наибольшая, возможно применение специальных отражателей для интенсификации солнечной радиации и направленного ее воздействия. В летние месяцы, когда инсоляция максимальна по интенсивности и наиболее продолжительна в течение суток, целесообразно периодически орошать поверхностный слой кимберлитовых штабелей специальными составами с добавлением поверхностно-активных веществ. Это ускоряет разложение кимберлитов в момент знакопеременных температурных деформаций их частиц.
Для периодического снятия слоев выветрелых кимберлитов и перемещения их вниз по склону можно использовать скреперные лебедки или иное аналогичное по простоте и эффективности оборудование.
Выветрелый кимберлит можно легко разрушать специальным питателем-дезинтегратором (рис. 4), дозировано вводя материал в технологический процесс. За основу конструкции этого аппарата взят типовой плас-
Питатель-дезинтегратор (см. рис. 4) состоит из пластинчатой ленты, рамы, верхних и нижних опорных роликов, приводного вала, натяжного устройства и привода. Над пластинчатой лентой (с уменьшающимся в разгрузочную сторону зазором) закреплен на прижимной раме последовательный ряд валков с зубчатой износостойкой поверхностью. Приводное устройство обеспечивает более высокую скорость вращения валков с меньшим диаметром по сравнению с рядом находящимися валками большего размера. Такая конструкция позволяет дезинтегрировать материал и сохранять раскрываемые алмазы.
После измельчения кимберлита тяжелая его фракция, включая алмазы, выделяется в отдельный продукт с помощью виброконцентратора. При вибрации материалы, обладающие более высокой плотностью по отношению к минералам пустой породы, оказываются в нижней части слоя. На сеющей поверхности вибрационного грохота дополнительно созданы условия для концентрации и вывода тяжелой фракции как отдельного продукта, что превращает эту конструкцию в грохот-концентратор. Испытания опытного образца такого виброконцентратора проведены в промышленных условиях на одной из фабрик АК «АЛРОСА. Они показали, что технологичес-
Рис. 4. Схема питателя-дезинтегратора: 1 - пластинчатая лента; 2 - рама; 3 и 4 - верхние и нижние опорные ролики, соответственно; 5 - приводной вал; 6 - натяжное устройство; 7 - привод; 8 - зазор, уменьшающийся в разгрузочную сторону; 9 - прижимная рама; 10 - последовательный ряд валков; 11 - стойки; 12 - регулируемое прижимное приспособление.
тинчатый питатель, широко используемый на обогатительных фабриках. Дезинтегрирующее устройство, находящееся над пластинчатым полотном такого питателя, позволяет реализовать принцип стадиальности дробления при низких рассредоточенных удельных нагрузках и невысокой степени дезинтеграции для каждой единичной стадии, что обеспечивает высокую сохранность алмазов при их раскрытии.
кая нагрузка на грохот оставалась в пределах его паспортных характеристик без дополнительного энергопотребления.
Виброконцентраторы тяжелой фракции применимы не только при обработке алмазосодержащих руд, но и многих других видов минерального сырья. Особенно они эффективны в тех случаях, когда плотность полезного компонента значительно превышает плотность пустой
Руда
породы. Такие механизмы могут использоваться, например, при обогащении золотосодержащих руд и песков, руд цветных и редких металлов, оловянных и вольфрамовых, а также подобных им видов сырья.
Выделенную тяжелую фракцию целесообразно обрабатывать на одном из типов рентгено-люминесцентных сепараторов, которые по своему устройству являются модулями. Предварительное обогащение по модульной схеме показано на рис. 5. Таким образом, все операции рудоподготовки и предварительного обогащения выполняются связанными между собой модульными установками (по типу промывочных приборов, широко используемых при обогащении россыпного золота). Общий объем руды, транспортируемой на обогатительную фабрику, зависит от содержания тяжелой фракции в исходной
руде. Дроблением кимберлита питателем-дезинтегратором, фракционированием и обогащением на грохоте-концентраторе этот объем можно уменьшить в 10 и более раз. Если источник алмазов с «непромышленным» их содержанием находится в освоенном районе недалеко от обогатительной фабрики, то целесообразно использовать два модуля: питатель-дезинтегратор и грохот-концентратор, которые располагаются на борту карьера. Выделенную таким способом тяжелую фракцию доставляют автотранспортом на обогатительную фабрику для традиционной переработки. Объем транспортируемой руды будет уже меньше примерно в 10 раз. Руду запускают в технологическую обработку, минуя мельницу.
Если же низкопродуктивное месторождение расположено в труднодоступном и отдаленном районе, то
Рис. 5. Технологическая цепь модульных установок. СВ - стимулированное выветривание; Д - дробление; ГК - выделение тяжелой фракции +2 мм; ЛС - люминесцентная сепарация.
целесообразно использовать полный цикл предварительного обогащения, дополнив питатель-дезинтегратор и грохот-концентратор модулем люминесцентной сепарации. Люминесцентные сепараторы работают с производительностью до 100 тонн руды в час и дают сокращение объема в 100 и более раз. Например, с переработанных 1000 тонн руды получается не более 10 тонн концентрата, который можно доставить, например, вертолетом на ближайшую действующую обогатительную фабрику для окончательной доводки.
Использование модульных установок при отработке отдаленных и труднодоступных алмазных трубок Якутии может рассматриваться как начальный этап промышленного освоения этих месторождений.
В.В. Бескрованов, А.С. Сыромятникова
основы
\ КРИСТАЛЛОГРАФИИ АЛМАЗА
Бескрованов В. В., Сыромятникова А. С. Основы кристаллографии алмаза: Учебное пособие. - Якутск: Изд-во Якутского ун-та. 2004. - 96 с.
В учебном пособии изложены основные понятия кристаллографии алмаза. Даны представления о классической геометрической кристаллографии и внутреннем строении кристаллов, рассмотрена кристаллическая структура алмаза. Приведены сведения о главных морфологических разновидностях природного алмаза, о его морфологической и минералогической классификациях.
Пособие предназначено для студентов специальности «Материаловедение и технология новых материалов» физического факультета ФТИ ЯГУ, но будет полезно и студентам геологических специальностей, специалистам заводов и предприятий по производству бриллиантов и алмазных инструментов, а также всем, кто интересуется проблемами, связанными со свойствами и использованием алмаза.
прошемы м пшрспемвы й৮шйя
Александр Степанович Попов,
начальник Якутского командного речного училища.
Водный транспорт в республике играет ключевую роль в обеспечении жизнедеятельности населения и решении многих социально-экономических проблем. Причиной такого приоритета является сезонность завоза грузов. В зоне круглогодичного автомобильного и железнодорожного транспортного обслуживания проживает всего 16,5% населения РС(Я).
После завершения строительства железной дороги Беркакит -Томмот - Якутск грузопотоки претерпят определенные изменения,и Центральный район перейдет на круглогодичное транспортное обеспечение. Однако по магистральным участкам р. Лены от Усть-Кута до Якутска, от Якутска до Тикси и далее вдоль Арктического побережья основная масса грузов будет завозиться по воде.
Водные пути Республики Саха (Якутия) имеют суммарную протяженность 13 228 км, из них 10 709 км -внутренние водные и 2519 км -
А. С. Попов
Северный морской путь [1]. В транспортную сеть первых входит одна из крупнейших рек мира - р. Лена, которая несет свои воды с юга на север и имеет многочисленные притоки: Алдан, Амга, Вилюй, Витим, Олекма, Жуя и др. В северо-восточной части республики протекают такие крупные реки, как Яна, Индигирка и Колыма, впадающие в Северный Ледовитый океан. Северный Морской путь связал их в единую транспортную систему, что очень важно для укрепления позиций России в Арктике, освоения природных ресурсов и установления транспортного сообщения вдоль северных берегов между европейскими и дальневосточными ее регионами. Такая транспортная сеть компенсирует отсутствие здесь широко развитых путей наземного сообщения [2].
Период социально-экономических реформ (1991-1999 гг.) сопровождался спадом экономики России в целом и Республики Саха (Якутия) в частности. На фоне структурных эко-
