Раздел 16. Рациональное и комплексное использование недр. Узел товарного опробования на Малеевском руднике
Рациональное использование недр при разработке месторождений должно основываться на максимальной полноте и комплексности извлечения полезных компонентов. Особенно остро стоит вопрос внедрения малоотходных и безотходных экологически чистых технологий. На сегодняшний день на предприятиях Казахстана, эксплуатирующих полиметаллические месторождения, из всей добываемой горной массы только 10% переходит в полезный продукт, практически отсутствует разделение полезных компонентов из комплексных руд, до 80% и более отходов производства сбрасывается в хвосты и отвалы. Рассмотрим ситуацию, сложившуюся в настоящее время в Восточном Казахстане. На середину 90-х годов по Восточно-Казахстанской области из 15 млн. т ежегодно поступающих хвостов обогащения лишь около 25-30% использовались в строительстве и для закладки выработанного пространства на подземных рудниках. Из 1,5 млн. т отходов металлургии, ежегодно поступающих в отвалы, для повторной переработки используется половина, а из 14 млн. т отвалов горных пород практически используется около 3%. При этом хвосты обогащения и минерализованные породы вообще не используются для получения металлов. В Восточном Казахстане накоплено около 1,5 млрд. т отходов горно-обогатительного и металлургического производств, количество содержащихся в них цветных и благородных металлов соизмеримо с запасами крупного полиметаллического месторождения.
В сложившихся условиях рыночного хозяйствования особую актуальность приобретает проблема рационального использования недр.
Известны следующие методы разработки месторождений руд различного качества:
- одновременная разработка (совместная, раздельная, выборочная);
- разновременная разработка (раздельно-разновременная с сохранением статического равновесия подрабатываемых бедных руд, раздельно-разновременная без сохранения статического равновесия подрабатываемых бедных руд).
При валовой отработке многокомпонентных рудных месторождений цветных металлов, сопутствующая часть которых по ценности часто сравнима с основной, происходит смешивание руд разных природных и технологических типов, что приводит к снижению извлечения полезных компонентов при переработке и повышенному расходу реагентов на обогатительной фабрике. Раздельная выемка богатых руд дает возможность удешевить производство полезных компонентов и более полно использовать запасы месторождения, так как в этом случае металла добывается больше за счет более высоких коэффициентов извлечения при добыче богатой руды и ее переработке. Выборочная разработка богатых руд целесообразна при условии, что это не приведет к безвозвратной потере некоторой части учтенных запасов или к резкому ухудшению эксплуатационных условий при дальнейшей отработке месторождения.
В погоне за максимальной прибылью в условиях нестабильности цен на металлы некоторыми горнорудными компаниями производится выборочная отработка богатых руд месторождения с оставлением бедных руд. После выборочной разработки, приводящей к истощению месторождения, горнопромышленные компании, управляемые иностранными инвесторами, без особых проблем получают лицензию на право разработки нового месторождения. Избирательная отработка наиболее богатой части месторождения приводит к тому, что в недрах остаются обедненные и разобщенные по местоположению неотработанные участки месторождения, которые уже не представляют какого-либо промышленного интереса и безвозвратно утрачивают свое значение.
По Восточно-Казахстанской области при отработке полиметаллических месторождений содержание в руде в 2000 году по сравнению с 1990 годом увеличилось: свинца - с 0,66 % до 0,796 %; цинка - с 2,58 % до 8,806 %.
Все это говорит о том, что в последние годы некоторые иностранные компании ведут выемку богатых участков залежей, что в конечном итоге позволяет получать компаниям сверхприбыли.
Кроме того, горнорудные компании в Республике Казахстан получают право пользования недрами практически бесплатно, без возмещения госбюджетных капиталовложений в геологическую разведку месторождений. Необходимость улучшения минерально-сырьевой базы действующих горнорудных предприятий уже признается самими недропользователями.
Одним из путей развития горнорудных компаний на сегодняшний день является диверсификация, основанная на расширении номенклатуры и ассортимента выпускаемой продукции, что в конечном итоге приведет к комплексному использованию руд, содержащих сопутствующие ценные компоненты, вовлечению в эксплуатацию экономически эффективных забалансовых руд, отвалов горных пород и отходов обогащения.
Диверсификация конечной продукции горнодобывающих предприятий должна проводиться с учетом следующих факторов:
- возможности производственных мощностей горнорудных предприятий;
- использование капиталосберегающих технологий;
- результаты научных исследований;
- утилизация отходов производства.
На предприятиях АО «Казцинк» необходимо по возможности налаживать выпуск разнообразных конечных продуктов на основе более глубокой переработки исходного сырья и расширять рынки сбыта продукции, тем более что на горнодобывающих предприятиях соединение основного производства с переработкой отходов производства не требует крупных инвестиций.
На Малеевском месторождении выделено два технологических типа руд (полиметаллические и медно-цинковые) и руководством АО «Казцинк» принято решение об их раздельной добыче и обогащении.
Распределение содержания металлов на месторождении в сплошных и вкрапленно-прожилковых рудах неравномерное. Строение залежей сложно-зональное. Границы между природными типами и разновидностями руд, как правило, постепенные и не могут фиксироваться визуально. Распространенность полиметаллической и медно-цинковой руды на месторождении составляет соответственно 51% и 49%.
По проекту запасы руд Малеевского месторождения первоначально отрабатывались на уровне 11-14 горизонтов, где сосредоточено 78,8% руды и 80% металлов.
Родниковая зона имеет четкую зональность технологических типов руд, отличающихся по составу и технологическим свойствам.
Первоначальным проектом для отработки месторождения (при производительности рудника 1 млн. т руды в год) была принята слоевая система разработки с твердеющей закладкой и нисходящей (или восходящей) выемкой слоев. Раздельная добыча технологических типов должна была обеспечиваться шпуровой отбойкой руды в очистных заходках ограниченного поперечного сечения, а раздельная выдача из блоков - увеличением в 2 раза (по сравнению с валовой добычей) количества рудоспусков в блоке.
Однако с учетом корректировки производительности рудника (до 2,25 млн. т руды в год) для отработки месторождения в качестве основных были приняты этажно-камерная и сплошная подэтажно-камерная системы разработки со скважинной отбойкой и закладкой. При этом степень разделения технологических типов руд из-за больших объемов отбиваемой руды скважинными зарядами за один взрыв существенно ниже, чем при слоевой системе разработки.
Смешивание руд разных типов Малеевского месторождения при переработке снижает извлечение свинца до 10%, цинка - до 5% и меди - до 8%, при этом примешивание медно-цинковой руды к полиметаллической приводит к повышенному расходу реагентов на обогатительной фабрике.
Так, извлечение металла из руд Малеевского месторождения на стадии горно-обогатительного передела составляет по свинцу - 74,2%, по цинку-91,1%, по меди - 78%, по золоту - 69,1%, по серебру - 87,8%.
Сортировка различных технологических типов руд производится на стадии добычи при опробовании очистных забоев с помощью рентгенорадиометрического анализатора ПРАМ - 1м. По каждому забою определяется содержание меди, свинца, цинка и выявляется технологический тип руды. На основании этой информации составляется планограмма выпуска руды в очистном блоке.
Этажно-камерная система разработки применяется на руднике для отработки камер, содержащих 75-90% одного технологического типа руд, что обеспечивает меньшее перемешивание полиметаллических и медно-цинковых руд.
Участки месторождения с сильно выраженным неоднородным составом возможно отрабатывать этажно-камерной системой с послойной отбойкой технологических типов руд методом недозаряда.
Для улучшения раздельной добычи руд необходимо корректировать расположение буровых выработок и взрывных скважин, порядок отбойки руды в камерах с учетом пространственного размещения контакта между технологическими типами руд. Эти мероприятия повлекут за собой удорожание раздельной добычи руды по сравнению с валовой.
Раздельная добыча технологических типов руд экономически выгодна при условии получения дополнительной прибыли на стадиях добычи, обогащения и металлургического передела.
Раздельная добыча и переработка технологических типов руд на Малеевском руднике позволяет повысить извлечение металлов в концентраты на 7-12%, что дает возможность увеличить прибыль с 1 т переработанной руды на 40 -45% по сравнению с валовой добычей и переработкой.
Сравнительные экономические расчеты результатов валовой и раздельной переработки выделенных технологических типов руд, выполненные специалистами Зыряновского ГОК, показали, что экономический эффект при раздельной переработке составляет 1,75 долл. США с каждой тонны руды.
Малеевское месторождение характеризуется неравномерностью распространения каждого технологического типа руд по очистным блокам. Поэтому данный метод разработки характеризуется большими колебаниями добычи различных типов руд, а для устранения этого недостатка приходится вести опережающую выемку одного из них, что при неблагоприятных горно-геологических условиях усложняет последующую разработку месторождения и приводит к деконцентрации горных работ.
В технологии товарного опробования руды текущей добычи Малеевского рудника используется отечественное оборудования и оборудования английской фирмы «ERIEZ MAGNETICS EURORE LTD».
Методика отбора, переработки и подготовки проб руды разработана и реализуется также указанной фирмой.
Опробование руд Малеевского месторождения начинается с момента проходки разведочных горных выработок и скважин и заканчивается опробованием шлама взрывных скважин очистных работ. По данным проходки разведочных выработок и скважин предварительно оконтуриваются блоки, сложенные разными типами руд. В процессе проходки подготовительных, нарезных горных выработок и взрывных скважин выделяются участки, характеризующиеся разными типами руд для селективной их добычи.
Для выполнения этой задачи, заключающейся в пространственном выделении технологических типов руд и определении содержания металлов в них, производятся следующие виды опробования: керновое, шламовое, бороздовое, горстьевое.
Обработка проб осуществляется силами отдела технического контроля (ОТК) комплекса.
По результатам опробования определяется технологический сорт руды в камере (подэтаже) и рудоспуске, в который должна доставляться руда этого сорта. При доставке руды погрузочно-доставочными машинами до рудоспуска ведется постоянный контроль для определения содержания металлов в отбитой руде с помощью переносных приборов ПРАМ-1.
Взвешивание руды, выдаваемой по стволу шх. «Скиповая», производится на железнодорожньгх весах (под вагон ВГ- 4,5), расположенных на 14 горизонте перед разгрузочными опрокидывателями рудных бункеров и на автовесах грузоподъемностью 100 т на нижней площадке Малеевского рудника.
Контроль качества руды и товарное опробование руды предусматривается следующим образом.
Контроль качества руды, выдаваемой по стволу шх. «Скиповая», и разделение ее по сортам осуществляется в подземных условиях рентгенорадиометрическими анализаторами ПРАМ-1 в пробах отобранных из вагонов.
Перед началом работ операторы геофизического опробования, находящиеся на пункте взвешивания и товарного опробования на 14 и 2 горизонтах, производят измерение на эталонах. Разброс средних значений на эталонах не должен превышать 10%. При поступлении составов с рудой на подземных пунктах взвешивания и опробования Малеевского рудника оператор производит взвешивание состава и отбирает пробу с каждого состава (повагонно), из расчёта не менее 5 кг руды с состава. С отобранной пробы производит замеры, не менее с 4 точек. Время измерения на одной точке не менее 20 с. В случае, когда производится вывозка руды одного типа, а по измерениям отходит руда другого типа необходимо повторить замеры, увеличив их количество. По окончании замера оператор согласно ФС 03-03-2004 определяет тип руды и объявляет машинисту злектровоза в какой рудный бункер на 14 горизонте шахты «Скиповая» необходимо свалить руду. Оператор ведёт учёт и взвешивание вагонов с породой как на 14, так и на 2 горизонтах. Порода, учтённая по 14 горизонту выдаётся через ствол шахты «Малевская» и складируется на породный отвал шахты «Малевская». Учтённая порода на 2 горизонте выдаётся по штольне шахты «Вентиляционная» на поверхность и складируется в породный отвал шахты «Вентиляционная». Так же на 14 горизонте ведётся учёт некондиционной руды (руда несоответствующая ФС 03-03-2004). Некондиционная руда выдаётся через ствол шахты «Малевская» и складируется в отдельный отвал некондиционной руды. По окончании замера оператор геофизического опробования заносит в журнал и компьютер, для накопления сводки за смену, номер состава, номер рудоспуска, общий вес, вес тары, средние значения полезных компонентов, номер опрокидывателя. Информация передаётся диспетчеру рудника.
Товарное опробование по стволам шх. «Вентиляционная» и «Малеевская», осуществляется следующим образом: предварительное взвешивание, сортировка руды по сортам и породы производится в подземных условиях переносными рентгенорадиометрическими анализаторами ПРАМ-1 - по шх. «Вентиляционная» на 2 горизонте, по шх. «Малевская» на 14 горизонте.
Руда, поступающая в отвалы обогатительной фабрики и бункер привозных руд, с шх. «Вентиляционная» и «Малевская» взвешивается на 60- тонных автомобильных весах и опробуется на содержание металлов и определение массовой доли влаги отдельно по сортам руд участком ОТК.
Перед взвешиванием пробоотборщик проверяет показания весов в ненагруженном состоянии стрелка весов должна стоять на «0». Пробоотборщик, стоя на балконе или специально отведенной для опробования автомашин «Volvo» площадке, отбирает совком пробу в одной точке с каждой машины из расчета 250 г от 12 т руды отдельно по сортам. Максимальный размер куска не должен превышать 80 мм (согласно технической характеристике дробилки). Проба накапливается отдельно для каждого сорта руды за календарные сутки в чистые противни, при необходимости проба подсушивается. Суточная проба руды доставляется в проборазделочное помещение ОТК.
Руда, выданная на рудные отвалы по шх. «Скиповая», шх. «Вентиляционная» за сутки, несоответствующая ФС КР 30884350-АО-26-2005 из-за невозможности изолирования п.6.2.3 ФС (непрерывный поток на ленте, получение анализов после складирования руды в общий отвал) идентифицируется регистрацией в «Журнале учета несоответствующей продукции», оформляются «Извещения о несоответствующей продукции» персоналом подразделения технического контроля.
Поставщик несоответствующей продукции (владелец процесса «Добыча руды») письменно согласует с потребителем (владельцем процесса «Производства») возможность поставки несоответствующей продукции.
Руда, выданная по шахте «Малеевская» складируются на отвалах рудника отдельно по сортам. Оперативный учет и движение руды в отвалах рудника ведется операторами геофизического опробования геологического отдела Малеевского рудника на 14 горизонте. Качество руды и соответствие ее ФС определяется по вывозке с отвала рудника в отдельный отвал обогатительной фабрики ручным опробованием на 60т автовесах.
Автоматизированный отбор проб на узле товарного опробования.
Под опробованием понимается совокупность всех операций по отбору, разделке и обработке проб для определения вещественного состава и других свойств опробуемого материала.
Основными принципами каждого метода опробования должно быть обеспечение строгой пропорциональности между гранулометрическим составом отобранной для испытания пробы и опробуемой массой материала, между массой отобранной пробы и массой опробуемого материала, а также выбор достаточного числа частных проб и правильное расположение точек их отбора в опробуемом материале.
Технология опробования разработана и реализуется фирмой «Eriez Magnetics Europe Ltd».
В таблице 16.1 представлены основные технологические показатели первичного пробоотбора.
Допускается некоторое колебание в размерах проб, связанное с потоком материала.
Автоматизированная система обеспечивает следующие проектные требования для пробоотбора и учета на Малеевском руднике:
- автоматический отбор проб материала по времени и предоставление пробы на анализ каждый час;
- выдача отчетов о количестве материала, поставленного в каждой партии (отчеты о количестве материала за смену, сутки, наделю, месяц);
- архивация отчетов и доступ через сеть.
Таблица 16.1 - Основные технологические показатели первичного пробоотбора
| Наименование параметра | Значение |
| Отборник первичных проб | PRL 1200 |
| Угол отсечения первичной пробы, град | |
| Скорость вращения отсекателя, об./мин | |
| Размер максимального куска первичной пробы после дробления, мм | |
| Отношение сократителя первичной пробы | 1:10 |
| Размер вторичной пробы, т/ч | 1,853 |
| Размер максимального куска вторичной пробы после дробления, мм | |
| Отношение сократителя вторичной пробы | 1:10 |
| Размер третичной пробы, т/ч | 0,185 |
| Размер максимального куска третичной пробы после дробления, мм | |
| Отношение сократителя третичной пробы | 1:10 |
| Размер четвертичной пробы, кг/ч | 18,5 |
| Емкость контейнера для загрузки четвертичной пробы, кг | 18,5 |
| Цикл загрузки одного контейнера, мин | |
| Количество контейнеров на карусели, штук | |
| Время прохождения первой фракции материала от отсекателя первичной пробы до загрузки четвертичной пробы, с |
Ниже приведен перечень основного оборудования, необходимого для системы автоматики:
- InFlo конвейерные весы;
- MCS9600 пульт управления с серийной коммуникационной картой;
- специальная система пробоотбора Prisecter ;
- система контроля PC, включая:
- операционная система Windows 2000;
- RS485 серийные коммуникационные порты;
- ProLink коммуникационное программное обеспечение, осуществляющее связь с MCS9600;
- ProLog программное обеспечение учета данных для учета проб и использования материалов;
- специальное программное обеспечение для контроля за пробоотбором;
- цифровая карта входа/выхода, которая может быть необходима для аварийных сигналов и ручного ввода.
Пробоотборник делает отсечку руды каждые 15 с, руда поступает на вибропитатель, вибропитателем транспортируется на ЩРП 150х600.
Дробленая руда крупностью 32 мм поступает на ленточный элеватор, с ленточного элеватора на ленточный конвейер. На разгрузке конвейера установлен сократитель, с сократителя руда поступает на конусную дробилку, излишки руды возвращаются по трубопроводу на 4 конвейер.
На конусной дробилке руда дробится до класса 10 мм и элеватором подается на ленточный конвейер, на ленточном конвейере на разгрузке конвейера установлен сократитель, с сократителя руда поступает на ВВ 400. Излишки руды по трубопроводу возвращаются на 4 конвейер. На щековой дробилке руда дробится до класса 3 мм и отправляется на сократитель, с сократителя на станцию сбора часовых проб. Излишки руды отправляются на 4 конвейер. Схема изображена на рисунке 16.1.