16742

Перспективы вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства на базе золоторудных месторождений

Научная статья

География, геология и геодезия

Перспективы вовлечения в переработку отходов горноперерабатывающего производства на базе золоторудных месторождений УДК 622 c Шеметов П.А. Сытенков В.

Русский

2013-06-25

123 KB

20 чел.

Перспективы вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства на базе золоторудных месторождений

УДК 622                                                                                                              c Шеметов П.А., Сытенков В.Н., Наимова Р.Ш. 2009 г.

Шеметов П.А., главный инженер НГМК, докт. техн. наук; Сытенков В.Н., главный инженер Центрального рудоуправления НГМК, докт. техн. наук, профессор; Наимова Р.Ш., декан Зарафшанского ОТФ НГГИ, канд. техн. наук 

Ухудшение горно-геологических и горнотехнических условий освоения месторождений в сочетании с истощением запасов заставляет обратить пристальное внимание на отходы горно-перерабатывающего производства. В Кызылкумском регионе ситуация складывается таким образом, что через определенное время оставшиеся запасы месторождений Мурунтау, Кокпатас и Даугызтау не смогут обеспечить работу заводов на достигнутом уровне, поэтому сначала объемы горных работ, а затем и объемы переработки руды начнут уменьшаться.
В то же время при освоении этих месторождений накоплено значительное количество золотосодержащих отходов добычи и переработки, и подошло время уже сегодня приступить к их изучению с точки зрения возможного использования в качестве резервного сырьевого источника в будущем, рассматривая их в качестве техногенных месторождений (рис. 1-3, табл.). Для этого необходимо:
- оценить ситуацию, сложившуюся с образованием отходов в горно-перерабатывающем производстве и формированием техногенных месторождений;
- разработать программу вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства и освоения техногенных месторождений;
- разработать график освоения техногенных месторождений.
1. Оценка ситуации

Оценка ситуации предусматривает: определение видов отходов горно-перерабатывающего производства; рассмотрение предпосылок для вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства; определение факторов, способствующих и препятствующих вовлечению в переработку отходов производства.
1.1. Виды отходов
горно-перерабатывающего производства
Отходы горно-перерабатывающего производства складываются из отходов открытой и подземной добычи, а также отходов переработки минерального сырья.
Отходы открытой и подземной добычи представлены забалансовой рудой и вскрышными породами.
Забалансовая руда входит в сырьевую базу перерабатывающих заводов и в соответствии с проектами планомерно вовлекается в переработку, поэтому такая руда лишь временно может быть отнесена к отходам. Вскрышные породы до настоящего времени в качестве сырья для получения золота не рассматривались, поэтому они и являются собственно отходами добычи. Такие отходы образовались и продолжают образовываться при открытой разработке месторождений Кокпатас и Мурунтау (рис. 1, а).
Отходы переработки минерального сырья представлены твердыми <хвостами> и сбросными растворами гидрометаллургических заводов (ГМЗ), перерабатывающих золотосодержащую руду месторождений Мурунтау (ГМЗ-2), Кокпатас и Даугызтау (ГМЗ-3) и Марджанбулак (МЗИУ). Такие отходы накапливаются в специально созданных хвостохранилищах (рис. 1, б).
Отходы добычи при открытой разработке месторождения Кокпатас и Даугызтау накоплены в отвалах  карьера в  количестве ~45 млн. т, а отходы переработки руды  в  количестве ~37 млн. т - в  хвостохранилище, которое продолжает интенсивно заполняться. Поскольку эти месторождения находятся на такой стадии освоения, когда вопрос о снижении объема добычи еще не актуален, то отходы добычи и переработки могут рассматриваться лишь в качестве потенциального источника минерального сырья на отдаленную перспективу. Поэтому отходами этих месторождений сегодня заниматься преждевременно, тем более что количество таких отходов относительно невелико (~3% от общего объема отходов добычи и переработки).
Отходы добычи, образовавшиеся при освоении месторождения Марджанбулак, уже практически переработаны, поэтому сегодня они представлены только отходами переработки, скопившимися в хвостохранилище в количестве ~10 млн. т. Эти отходы требуют самого пристального внимания как источник минерального сырья, поскольку сырьевая база для МЗИУ фактически отсутствует, а вовлечение этих отходов в переработку может оказать существенное влияние на эффективность работы горно-перерабатывающего комплекса и социально-экономическую ситуацию в районе.
Отходы горно-перерабатывающего производства на базе месторождения Мурунтау представляют наибольший интерес, связанный с тем, что от работы этого комплекса зависит социально-экономическая ситуация во всем регионе. Эти отходы складываются из запасов вскрышных пород, <хвостов> переработки рудной массы методом кучного выщелачивания, а также <хвостов> гидрометаллургической переработки руды на ГМЗ-2.

<Хвосты> гидрометаллургической переработки руды на ГМЗ-2 в количестве ~720 млн. т уложены в хвостохранилище. Поскольку содержание в уложенных <хвостах> в 2,5?3,0 раза ниже экономического предела, то в обозримом будущем их не целесообразно рассматривать даже в качестве потенциального сырьевого источника. Поэтому все внимание следует сосредоточить на отходах добычи.
На разных этапах освоения месторождения к вскрышным породам карьера Мурунтау относилась горная масса с разным содержанием золота: сначала менее 1,5 г/т, затем - менее 1,0 г/т, а в перспективе - 0,5 г/т [1].
Однако следует отметить, что указанная горная масса всегда складировалась раздельно. При этом по мере увеличения производительности перерабатывающего завода горная масса с содержанием золота более 1,0 г/т фактически переводилась в разряд товарной руды и вовлекалась в переработку.
Вскрышные породы, накопленные в отвалах за 40 лет существования карьера Мурунтау, сегодня представляют отходы горного производства. Эти отвалы сформированы из пород внешней и внутренней вскрыши.
Породы внешней вскрыши располагаются за внешними границами рудных залежей. Содержание золота в таких породах составляет в среднем 0,15 г/т, что меньше чем в <хвостах> переработки гидрометаллургического завода [2].
Породы внутренней вскрыши располагаются внутри рудных залежей. Содержание золота в них в среднем на 26% меньше его содержания в товарной руде самого низкого сорта. Часть пород внутренней вскрыши с 01.01.2009 г. выделена в отдельный грузопоток с формированием специальных складов. При этом следует отметить, что неизбежно потерянная при добыче балансовая руда попадает в породы внутренней вскрыши, в результате чего содержание в них золота повышается, а интерес к ним возрастает.
За 40 лет существования в отвалах карьера Мурунтау на 01.11.2008 г. накоплено 2,26 млрд. т вскрышных пород. Эти отвалы формировались с использованием автомобильного и конвейерного транспорта из пород внешней и внутренней вскрыши, которые смешивались друг с другом в произвольном соотношении. При этом известно, что среднее содержание золота в таких отвалах составляет 0,35 г/т [1].
В <хвостах> кучного выщелачивания на 01.11.2008 г. накоплено ~160 млн. т отходов переработки со средним содержанием, достаточным для их экономически выгодной переработки по <заводской> технологии. Эти отходы представляют собой однородную рудную массу, измельченную до крупности -3,25 мм, уложенную в штабель и обработанную цианистыми растворами. В перспективе количество таких отходов достигнет ~300 млн. т, что обеспечит работу ГМЗ-2 на протяжении ~9 лет.
1.2. Предпосылки для вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства
<Хвосты> кучного выщелачивания включены в сырьевую базу горно-перерабатывающего производства, а их переработка на ГМЗ-2 может быть начата после 2020 г.
Интерес к отвалам вскрышных пород как к резервному источнику сырьевых ресурсов проявлен в 1998 г., когда были сделаны их первые оценки распределения содержания золота в уложенной горной массе. Однако системная работа в этом направлении началась в 2008 г. с обработки накопленных горно-геологических материалов и проведения поверхностного опробования на характерном отвале, в качестве которого выбран один из отвалов комплекса ЦПТ. Обработка полученных результатов позволила сделать следующие предварительные выводы:
1. Автомобильные и конвейерные отвалы вскрышных пород представляют типичные техногенные месторождения.
2. Характер распределения золота в техногенных месторождениях соответствует характеру его распределения того месторождения природного происхождения, при освоении которого они сформированы.
3. В техногенных месторождениях при бортовом содержании 0,5 г/т ~25?30% горной массы со средним содержанием, достаточным для ее экономически выгодной переработки. Эта горная масса может рассматриваться в качестве резервного источника сырьевых ресурсов ГМЗ-2 на период после 2020 г.
4. Потенциальные запасы резервного источника сырьевых ресурсов с указанными параметрами оцениваются в ~550?650 млн. т, что обеспечит работу ГМЗ-2 на протяжении не менее ~20 лет. Естественно, что снижение бортового содержания, например, до 0,4 г/т увеличит потенциальные запасы до ~850?900 млн. т при снижении среднего содержания на 10?15%, что позволит продлить работу ГМЗ-2 еще на ~10 лет.
1.3. Факторы, способствующие вовлечению в переработку отходов производства
К факторам, способствующим вовлечению в переработку отходов производства, относятся:

  •  при освоении техногенных месторождений из вскрышных пород - наличие транспортных коммуникаций с пунктами погрузки рудной массы в ж/д думпкары, что позволяет организовать ее переработку сразу же после принятия решения;
  •  

при вовлечении в переработку <хвостов> кучного выщелачивания - наличие измельченной рудной массы с относительно равномерном распределением содержания в ней, что позволяет снизить энергетические, материальные и финансовые затраты на переработку с увеличением пропускной способности (производительности) измельчительного и классифицирующего оборудования.

.4. Факторы, осложняющие вовлечение в переработку отходов производства
К факторам, осложняющим вовлечение в переработку отходов производства, относятся:

  •  при освоении техногенных месторождений из вскрышных пород - необходимость проведения геологической разведки с обоснованием горнотехнических параметров горных работ;
  •  при освоении техногенных месторождений из <хвостов> кучного выщелачивания - низкая пропускная способность транспортных коммуникаций при отсутствии погрузочных пунктов.

2. Программа вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства
Программа вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства должна опираться на график освоения имеющихся сырьевых ресурсов, сосредоточенных в контурах карьера IV-ой и V-ой очереди, и техногенных месторождениях.

Анализ такого ориентировочного графика (рис. 2) показывает, что имеющиеся сырьевые ресурсы в контурах карьера и рудных складах не обеспечивают потребности перерабатывающего завода уже с 2020 г. При этом неизбежно возникнет дилемма: сокращать производство, либо привлекать дополнительные ресурсы с пониженными потребительскими характеристиками. Поскольку политика государства в области экономического развития может быть сформулирована как <Создание условий для получения гарантированных доходов для большинства трудоспособного населения>, то ответ на поставленный вопрос практически однозначен: <Привлекать дополнительные ресурсы с пониженными потребительскими характеристиками>. Такое решение позволит поддерживать интегральный ресурс региона на уровне, предотвращающем его деградацию, за счет продления срока существования горно-перерабатывающего комплекса на базе месторождения Мурунтау.
Программа вовлечения в переработку отходов горно-перерабатывающего производства должна включать решение следующих задач.
2.1. При освоении техногенных месторождений из вскрышных пород:
- провести геологическую разведку отвалов с обоснованием сети и интервала опробования;
- построить математическую модель техногенных месторождений;
- обосновать величину потенциального (предельно низкого) и базового бортового содержания (рис. 3);
- разработать прогноз изменения содержания от базового значения к потенциальному значению;
- отработать методику построения сортовых планов;
- обосновать технологию выемки (валовая, селективная) с определением ее горно-технологических параметров (высота уступа, выемочная порция) с учетом технологии формирования отвалов (автомобильная, конвейерная);
- определить целесообразность и область применения крупно-порционной, мелко-порционной или покусковой сортировки в зависимости от технологии формирования отвалов (автомобильная, конвейерная);
- провести технологическую паспортизацию техногенных месторождений;
- определить последовательность отработки техногенных месторождений и повторного запо

лнения освободившегося пространства новыми отходами.
2.2. При освоении техногенных месторождений из <хвостов> кучного выщелачивания:
- выбрать способ транспортирования <хвостов> кучного выщелачивания от места размещения штабеля до перерабатывающего завода (ж/дорожный, конвейерный, трубопроводный, комбинированный);
- обосновать технологию разработки штабеля <хвостов> кучного выщелачивания в комплексе с погрузкой извлеченного материала в транспортные средства;
- определить технологические показатели (извлечение, производительность) переработки <хвостов> кучного выщелачивания по заводской технологии;
- разработать технологическую схему переработки <хвостов> кучного выщелачивания по заводской технологии;
- определить способ детоксикации материала в штабеле до начала выемочно-погрузочных работ.
2.3. Обеспечение согласованного освоения техногенных месторождений:
- провести технико-экономическое сравнение вариантов переработки отходов горного производства (<на месте>, на перерабатывающем заводе или в комбинации);
- обосновать технологическую схему (совместная с добываемой рудой и техногенным сырьем или раздельная по происхождению сырья - природное или техногенное) и определить рациональное соотношение объема переработки отходов горного производства и природного минерального сырья;
- оценить целесообразность применения упрощенных технологий переработки отходов на основе гравитационных и сухих методов обогащения для частичной компенсации снижения выпуска золота после прекращения переработки руды методом кучного выщелачивания;

организовать вовлечение в переработку отходов добычи и <хвостов> кучного выщелачивания (проектирование, строительство транспортных коммуникаций и т.п.);
- собственно переработка отходов добычи и <хвостов> кучного выщелачивания.

3. График освоения техногенных месторождений


График освоения техногенных месторождений при современном уровне знаний может быть разработан только в оценочном варианте исходя из изменения структуры перерабатываемой рудной массы во времени, но без привязки к конкретным технологическим и техническим решениям, которые еще только требуется обосновать или разработать. Поэтому такой график следует рассматривать в качестве ориентира для своевременного выполнения задач (табл.).
При этом необходимо отметить, что технологические задачи по освоению отходов должны быть решены в течение 6-7 лет, нормативно-экономические задачи (ТЭО, проекты и т.п.) - через 7-8 лет и организационно-финансовые (принятие решений, выделение средств, перестройка транспортных коммуникаций и т.п.) - 8-10 лет.

Таким образом, предварительными исследованиями установлено, что отходы добычи (вскрышные породы) и переработки (<хвосты гидрометаллургических заводов) золоторудного сырья представляют типичные техногенные месторождения, которые могут рассматриваться в качестве резервных источников минерального сырья.
Среди таких техногенных месторождений наибольший интерес представляют отвалы карьера Мурунтау, в которых накоплено ~2 млрд. т вскрышных пород и которые формировались из его разных зон, поэтому в них перемешены вскрышные породы, содержащие золото. Предварительная оценка показала, что в этих отвалах от 25% до 40% горной массы содержит золото в количестве, достаточном для экономически выгодной переработки.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23378. Определение скорости звука в воздухе 333 KB
  При распространении волны частицы среды колеблются около своих положений равновесия. Упругие волны бывают продольными и поперечными. В продольных волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны. В поперечных волнах частицы среды колеблются в направлениях перпендикулярных направлению распространения волны.
23379. Определение скорости полёта пули с помощью баллистического крутильного маятника 1.24 MB
  Мясников Определение скорости полёта пули с помощью баллистического крутильного маятника Методические указания к выполнению лабораторной работы № 10 по курсу механики молекулярной физики и термодинамики. Цель работы: ознакомиться с принципом действия баллистического крутильного маятника и с его помощью определить скорость полета пули. При определении скорости полета пули в данной работе используется закон сохранения момента импульса : если момент внешних сил относительно оси вращения равен нулю то где момент инерции системы маятник...
23380. Определение коэффициента трения качения методом наклонного маятника 2.35 MB
  Орлова Определение коэффициента трения качения методом наклонного маятника Методические указания к выполнению лабораторной работы № 12 по курсу механики молекулярной физики и термодинамики. Цель работы: экспериментальное изучение основных закономерностей возникающих при трении качения и определение коэффициента трения качения методом наклонного маятника. Сплошь и рядом силы трения являются вредными. Таковы например силы трения возникающие между осью и втулкой а также между другими деталями машины.
23381. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости касторового масла по методу Стокса 381 KB
  Нехаенко Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Стокса Методические указания к выполнению лабораторной работы № 13 по курсу механики молекулярной физики и термодинамики. Внутреннее трение вязкость это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При перемещении одних слоев реальной жидкости относительно других возникают силы внутреннего трения направленные по касательной к поверхности слоев. и зависит от того насколько быстро меняется скорость...
23382. Определение ускорения свободного падения при помощи физического маятника 664 KB
  Китаева Определение ускорения свободного падения при помощи физического маятника Методические указания к выполнению лабораторной работы № 14 по курсу механики молекулярной физики и термодинамики. Цель работы: определение ускорения свободного падения при помощи физического маятника. Запишем основное уравнение динамики вращательного движения относительно неподвижной оси : 6 где момент инерции физического маятника...
23383. Определение коэффициента динамической вязкости воздуха 535 KB
  Нехаенко Определение коэффициента динамической вязкости воздуха Методические указания к выполнению лабораторной работы № 15 по курсу механики молекулярной физики и термодинамики. Цель работы заключается в определении коэффициента динамической вязкости воздуха методом истечения воздуха через капилляр. Сила внутреннего трения между двумя слоями газа подчиняется закону Ньютона: 1 где коэффициент динамической вязкости газа...
23384. Определение погрешностей при измерении периода колебаний математического маятника 1.3 MB
  Цель работы изучить характер распределения погрешностей прямых измерений и оценить их величину при определении периода колебания математического маятника. В задачу измерений кроме определения измеряемой величины входит оценка допущенных погрешностей. Систематические погрешности обусловлены ограниченной точностью измерительных приборов неточностью метода измерений неточностью изготовления объекта измерений. Оценка случайных погрешностей прямых измерений.
23385. Определение ускорения свободного падения с помощью прибора (машины) Атвуда 653 KB
  Прибор Атвуда предназначен для изучения прямолинейного равномерного и равномерноускоренного движения а в частности для определения ускорения свободного падения тел. 1 закон Ньютона: любое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состоянии то есть: если 1 где равнодействующая всех сил действующих на тело. Запишем II закон Ньютона в виде:...
23386. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости 276 KB
  Нехаенко Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3 по курсу молекулярной физики. Каждая молекула жидкости в течение некоторого времени колеблется около определённого положения равновесия после чего скачком переходит в новое положение отстоящее от исходного на расстоянии порядка межатомного. На молекулу жидкости со стороны окружающих её молекул действуют силы взаимного притяжения которые с расстоянием быстро убывают. Выделим внутри жидкости какуюлибо молекулу А...