Научно-методические основы выщелачивания свинца и цинка из бедных полиметаллических руд

Каргинов, Казбек Георгиевич

Автореферат диссертации по теме "Научно-методические основы выщелачивания свинца и цинка из бедных полиметаллических руд"

На правах рукописи

КЛРГИНОВ КАЗБЕК ГЕОРГИЕВИЧ

НАУЧНО- МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СВИНЦА И ЦИНКА ИЗ БЕДНЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД

Специальности: 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая, строительная);

25.00.21- Теоретические основы проектирования горнотехнических систем.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА - 2005

Диссертация выполнена на кафедре «Горного и нефтяного дела» РОССИЙСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ДРУЖБЫ НАРОДОВ

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор ВОРОБЬЕВ АЛЕКСАНДР ЕГОРОВИЧ.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор МАЛЫШЕВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ доктор технических наук, профессор ТРЕТЬЯКОВ АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ доктор технических наук, профессор ХУЛЕЛИДЗЕ КАЗБЕК КОНСТАНТИНОВИЧ

Ведущая организация: ОАО «КАВКАЗЦВЕТМЕТПРОЕКТ»

Защита состоится 10 ноября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.246.02 при СевероКавказском горно-металлургическом институте, по адресу: 362021, PCO-Алания, г. Владикавказ-21, ул. Николаева, 44, СКГТУ (факс 8-8672-74-99-45).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 7 октября 2005 г.

Ученый секретарь совета, д.т.н., проф.

Гегелашвили М.В.

2006-^ -¡угй~

Общая характеристика работы

Актуальность диссертационной работы. Начиная с 1991 г., цветная металлургия России испытывает трудности, связанные с общим кризисом экономики страны С 1990 по 1998 г. добыча руд цветных металлов снизилась на 42 %, производство свинцовых концентратов - на 3,9 %, а цинковых - на 23 %.

Уменьшение запасов полиметаллических руд, залегающих в благоприятных горно-геологических и экономико-географических условиях с одной стороны, и постоянное возрастание потребности промышленности в свинце и цинке - с другой, предполагают в проектирование и освоение рентабельных методов добычи ранее не осваиваемых запасов бедных и забалансовых полиметаллических руд и рационального использования недр на действующих полиметаллических рудниках.

Одним из путей успешного решения такой задачи является проектирование и широкое использование способов подземного выщелачивания при разработке скальных полиметаллических месторождений. Об этом свидетельствует накопленный на урановых рудниках Минсредмаша СССР опыт применения технологий разработки месторождений полезных ископаемых специальными способами.

Широкому внедрению технологий шахтного подземного выщелачивания на скальных полиметаллических месторождениях препятствует не только недостаточное соответствие геологического и геохимического состояния горных объектов возможностям технологий, но и недостаточная разработка теоретических основ проектирования горнотехнических систем, ориентированных на возможность выщелачивания металлов в условиях неполного изучения геологии сложноструктурных месторождений.

Вследствие этого проектирование и подготовка залежей, дробление и магазинирование полиметаллических руд и их выщелачивание производятся без учета некоторых геолого-гидрогеологических, минералогических и физико-химических особенностей полезных ископаемых и режима движения выщелачивающего реагента в раздробленной горной среде. Это приводит к удорожанию горных работ, снижению качества извлечения, потерям полиметаллов с растворами и ухудшению технико-экономических и экологических показателей работы горных предприятий.

Целью работы является разработка научно-методологических основ подземного выщелачивания бедных полиметаллических руд, обеспечивающих повышение эффективности освоения месторождений за счет оптимизации технологических параметров.

Основная идея работы заключается в ускорении сроков эффективного освоения запасов бедных полиметаллических руд при гибком проектировании горнотехнических систем шахтного подземного выщелачивания с учетом особенностей месторождений.

Основные защищаемыенаучные по лож с н и н ь И А я)

библиотека

С.) 09

ПВНЛМИЬЯП |

С.ПУ \ >9 Щ/

1. Эффективность освоения месторождений бедных полиметаллических руд повышается при реализации научных и методологических основ конверсии традиционного горного производства на технологию шахтного подземного выщелачивания полиметаллов.

2. Повышение полноты использования недр и эффективности разработки месторождений достигается при оптимизации технологий подземного выщелачивания полиметаллических руд на стадии их закисления и выщелачивания в «жестком» и «мягком» режимах с учетом особенностей месторождений.

3. Сроки вовлечения запасов в эксплуатацию и качество подготовки руд к выщелачиванию корректируются скоростью проведения подготовительных горных выработок и оптимальным подбором параметров взрывных работ в соответствии со свойствами пород и руд.

4. Гибкая схема перехода от традиционных технологий к конверсионным и оптимизация параметров выщелачивания, в том числе на недостаточно детально разведанных участках месторождений, зависит от условий месторождений, предусматривается составом проекта разработки месторождения и корректируется в процессе его разработки.

Методы исследований: обобщение и анализ литературных источников и результатов ранее выполненных исследований, данных практики и патентной информации; научное классифицирование; теоретические обоснования; аналитические расчеты (в том числе с использованием ЭВМ); экспериментальные исследования в лабораторных (с применением физического моделирования) и производственных условиях; графоаналитические построения и технико-экономический анализ.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается проведением необходимого объема теоретических и экспериментальных исследований; соответствием результатов расчетов данным лабораторных и промышленных экспериментов и практики; выполнением необходимых технологических проработок; апробацией полученных результатов и использованием основных положений работы на производстве.

Научная новизна и значимость состоит в том, что впервые:

- систематизированы и уточнены методы и средства планирования и управления подземным выщелачиванием полиметаллов, базирующиеся на основе комплекса выявленных закономерностей, происходящих как на стадии подготовки блоков, так и в процессе выщелачивания полиметаллов, проявляющиеся во взаимовлиянии геологических, технологических, экономических и организационных факторов и позволяющие повысить эффективность освоения запасов бедных полиметаллических руд;

- обоснованы методы оптимизации крупности минеральных отдельно-стей при скоростном проведении горных выработок и установлены основные факторы, влияющие на качество дробления;

- выявлены зависимости селективного разупрочнения полиметаллических руд и вмещающих пород от их минерального состава и параметров взрыва для повышения качества и конкурентоспособности продукции;

- предложены эффективные методы сбора продуктивных растворов выщелачивания полиметаллов из руд;

- определены оптимальные технологические параметры процесса шахтного подземного выщелачивания полиметаллов и отмывки кеков по окончании основного процесса;

- разработаны научные и методологические основы проектирования горнотехнических систем рудников подземного выщелачивания на недостаточно детально разведанных полиметаллических месторождениях;

- разработаны методы и средства эффективного использования инвестиций в организацию получения полиметаллов технологиями подземного выщелачивания, с учетом изменения содержания полезных компонентов в рудах, реакций растворения и осаждения металлов, состава руд и пород, их проницаемости, а также геомеханического состояния массивов.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:

- обосновать стратегию развития минерально-сырьевой базы за счет вовлечения в разработку бедных месторождений и рудопроявлений;

- разрабатывать на основе установленных условий эффективного освоения бедных полиметаллических месторождений методом шахтного подземного выщелачивания новые технологические решения, обеспечивающие существенное повышение эффективности добычи металлов;

- увеличить интенсивность добычи и переработки полиметаллов;

- повысить рентабельность разработки некондиционных запасов месторождений скальных полиметаллических руд.

Личный вклад автора состоит: в постановке задач, их решении и анализе полученных результатов; в разработке систематизации сбора продуктивных растворов выщелачивания полиметаллов из руд; в обосновании научных и методологических основ проектирования организационных структур рудников шахтного подземного выщелачивания на недостаточно детально разведанных месторождениях; в выявлении зависимостей, характеризующих динамику инвестирования получения полиметаллов методом подземного выщелачивания.

Реализация результатов работы. Рекомендации по проектированию рудника подземного выщелачивания полиметаллов из бедных и забалансовых руд приняты для реализации Джимидонской горнорудной компанией. Основные результаты диссертации вошли в учебное пособие и используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ (МГГУ, РУДН, СКГМИ, ЮРГТУ).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы догадывались на научных семинарах СКГМИ (ГТУ) (1970-2004 гг.), на

научных симпозиумах - Неделе Горняка МГГУ, ИПКОН РАН (2000-2004 гг.), на всесоюзных научно-технических совещаниях Минцветмета СССР (1974-1975 гг.), на Международном горном форуме «Новые техники и технологии в разработке подземных месторождений» - г. Щирк - Краков, Польша (2004 г.), на Международных конференциях «Государственная экологическая экспертиза и оценка воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду» Москва, кафедра ЮНЕСКО (2001 г.), «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы регионального сотрудничества и региональной политики горных районов», Владикавказ (2001 г), «Ресурсовоспроизводящие. малоотходные и природоохранные технологии освоения недр», Москва (2002-2003 гг.), «Геоинформатика, геодезия, маркшейдерия», Донецк, Украина (2003 г.), «Новые идеи в науках о Земле», Москва (2001, 2003 гт.), «Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых», Москва (2003 г.), «Стратегия развития минерально-сырьевого комплекса в XXI веке», Москва (2004 г.), «VI Международной выставки и конференции «Золото 2004. Золотодобывающая промышленность России. Проблемы и перспективы», Москва (2004 г.), «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность работ», Магнитогорск (2003 г.), «Энергосберегающие и природоохранные технологии», Улан-Удэ (2003 г.), на IV Конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва (2003 г.), на Международном совещании «Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых (Плаксинские чтения), Петрозаводск (2003 г.), на симпозиуме «Геология, генезис и вопросы освоения комплексных месторождений благородных металлов», Москва (2002 г.), на Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых», Якутск (2003 г.), на совещании правительства республики Северная Осетия-Алания, Владикавказ (1999-2001 гг.), на научно-технических совещаниях РАО «Норильский никель» (1980-2004 гг.) и Джимидонской горнорудной компании (2001,2002 гг.).

Диссертационная работа выполнена по гранту РФФИ №99-05-65238 (руководитель - д.т.н., проф. А.Е. Воробьев) и в соответствии с планом научно-исследовательских работ РАО «Норильский никель», Джимидонской горнорудной компании и СКГМИ (ГТУ).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 49 работ (10 статей - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК России), в том числе 8 коллективных монографий, 12 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит 342 страниц машинописного текста, 61 таблицу, 96 рисунков и список литературы из 227 наименований

Основное содержание работы

Исследованиями проблем добычи полезных ископаемых методами выщелачивания на геотехнологических предприятиях занимаются ИПКОН РАН, МГГРУ, РУДН, ВНИИХТ, ВНИПИПТ, СКГМИ (ГТУ), Унипромедь, МГГУ, ЦНИГРИ и др.

Проблемам добычи металлов посвятили свои труды геотехнологи: Ла-веров Н.П., Ласкорин Б.Н., Трубецкой К.Н , Чантурия В.А., Каплунов Д.Р., Малышев Ю.Н., Агошков М.И., Арене В.Ж., Брюховецкий О.С., Бубнов В.К., Воробьев А.Е., Голик В.И., Каган Г.Ф., Козырев E.H., Комащенко В.И., Котенко Е.А., Кунаев М.А., Лобанов Д.П., Маркелов В.М., Мосинец В Н., Нестеров Ю.Н., Седельникова Г.В., Тедеев М.Н., Толстов Е.А., Фазл-лулин М.И., Хабиров В.В., Хулелидзе К.К., Шемякин Е.И., Шестаков В.А., Гаррелс P.M., Гриссбах Р., Крайст Ч.Л., Шенк Г., Фритс Дж. и др.

Теоретические основы гидрометаллургии разработаны трудами член-корр. АН СССР И.Н. Плаксина, С.Б. Леонова, академика РАН В.А. Чантурия. Наибольшие успехи достигнуты при выщелачивании меди, урана и золота, что отмечено в трудах таких ученых, как Зефиров А.П., Калабин

A.И., Новик-Качан В.П., Невский Б.В , Бахуров В.Г., Луценко И.К., Ве-черкин С.Г., Лунев Л И., Рудаков И.Е., Петров Р.П., Хабиров H.H., Бубнов

B.К., Тедеев М.Н., Голик В.И., Воробьев А.Е. и др.

Существенный вклад в теорию выщелачивания свинца и цинка из сульфидных руд внесли ученые СКГМИ (СКГТУ): Остроушко И.А., Хулелидзе К.К., Городничев А.П., Кондратьев Ю.И., Келин В.Н., Ростованов

C.Э. и др.

Геолого-минералогическое изучение северокавказских месторождений, в т.ч. по геотехнологическим принципам, дано в работах Г.В. Хетагурова, Э.М. Цириховой, Г.А. Тварчелидзе, Д.В. Рундквиста, Э.И. Кутнерова, Л.А. Варданянца, Г.Д. Ажгирея, Г.М. Ефремова и др.

Изысканию и внедрению способов извлечения ме галлов, оставленных в пустотах месторождений Северного Кавказа, посвятил свои работы проф. Остроушко И.А.

Производство металлов технологиями подземного выщелачивания руд характеризуется существенными особенностями, определенными сложной структурной месторождений, которая обусловливает необходимость периодического изменения проектных параметров, что влияет на объемы и динамику инвестирования, особенно в условиях не достаточной изученности условий локализации месторождений.

При добыче полиметаллов подземным выщелачиванием определяющим фактором повышения эффективности применения этого способа на скальных месторождениях является кусковатость руд и наведенная трещинова-тость(рис. 1).

е,% 70-1

Кусковатость руд (гран.состав)

□ 1 □ 2

Наведенная микротрещиноватость РУД

Рис. 1. Гистограмма качества дробления руд в зависимости от эффективности их последующего выщелачивания: 1 - полиметаллические руды; 2 -вольфрамово - молибденовые руды

Эффективность и конкурентоспособность добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием при сравнении его с традиционными способами разработки скальных месторождений (рис. 2) в значительной степени зависит от полноты извлечения полезного компонента.

Скйт

1 2 □ Традиционный слоссЙсЯОДфемая технология Рис. 2. Извлечение металлов из руд: 1 - удельное; 2 — сквозное

Применение геотехнологических способов разработки позволяет существенно расширить минерально-сырьевую базу горнодобывающего предприятия. Так, в настоящее время сырьевую базу Садонского свинцово-цинкового комбината (ССЦК) составляют запасы одиннадцати полиметаллических месторождений. Длительный период их эксплуатации привёл к значительному истощению первоначальных запасов и существенному ухудшению качественных показателей извлекаемых полиметаллических руд при увеличении стоимости их переработки.

Основная производственная деятельность Садонского СЦК сосредоточена на Згидском, Садонском и Архонском месторождениях. В их пределах рентабельных запасов, которые могут отрабатываться без больших капвложений, осталось всего на 6-7 лет.

Расширение минерально-сырьевой базы Садонского свинцово-цинкового комбината (ССЦК) возможно при конверсии традиционной горной технологии разработки месторождений на шахтное подземное выщелачивание (ШПВ) полиметаллов (рис. 3).

Рис. 3. Увеличение запасов полиметаллических руд Садонского свинцово-цинкового комбината при переходе на технологию ШПВ: 1 - традиционная подземная технология; 2 - ШПВ

Такой переход обеспечивает уменьшение величины имеющихся потерь и разубоживания разрабатываемых полиметаллических руд и снижение значения кондиционного содержания полиметаллов в рудах. Это позволит перевести часть забалансовых бедных руд в категорию балансовых, пригодных для целей шахтного подземного выщелачивания (ШПВ) (табл.1).

1

2

Технология разработки

Таблица 1

Сырьевая база действующих рудников Садонского свинцово-цинкового комбината

Масторохда-рушяш Замш, тыс.т Пространстганноа по-лажаниа и принадлежность sanacos к рудным зонам (талам), нитараа-лам маяодт горизонтам«, бЛОКаММ И Т.Д. Пояго пас говленность и-os к добыч« Параматры добычи Заданк геологического доизу* чтил и ожмдимы! приросты запасов, тт. Примечание

i S I ! i * а' » I * ч ч - И

В С, в+с, с,

Зшдеаоа, Згалеп* 117,0 2,47 2,12 117,0 г,47 2.12 17»,« 2,24 1,97 • Мажду этажами (горизонтами) 12-13 ■ 13-14 * S 25 30 5.«

Садонскоа, Садоисам* 22,0 1,32 9,40 м.о 0.61 3,19 И.0 0,69 5,89 20,0 1,00 4.55 Шахта Сааармаа, 13-й горизонт; зона Центральная, Слот Ni Ni 130 а П Ci, LVWCi,130,137,rop.Ml« 6л о* №12 по ГлааноЯ рудной зона * - 3,3 33 20' в,в Доразведка запасов блока Н-С» к» 1314, рудным штреком н» у рое не 13-го горизонте. Ожидаемый прирост запасов руды по категории Ci 34 т т. за еч*т перевода запасов блок* С, Срок обеспеченности (2 года) определен с учетом перевода бло» ка II-С] (20 т.т руды) в С,

20,0 3,01 4,33 20,0 3,01 4,33 20,0 2.10 3,03 Мажду горизонтам« 0 и в: Главная зона 3,1 33 20 2.0 До разведка sanaco« блока If-Cj ní уровне *-го горизонта штре-неми и квершлагами. Прирост »пасов 20 т.т. товарной руды, с содержанием РЬ-2,1 %, ¿л- Тоже

22.0 2.01 2,69 Мажду этажам* 11-9, Блок 1-С,, Главная зона ♦ 3.3 33 20 1 Дореэведка зепесов блока 1-С> на уровне 11-го горизонта ■треками и кверетагами. Прирост запасов 22 т.т. товарной РУДЫ. Прирост запасов компенсирует годовое погашение

Архомаю* Архонский 111,0 1.87 315 т,о 1,43 2,51 300,0 1.56 2.70 Жилы Сааармаа м Малая ♦ ■ 3.2 29 20- 19

40,0 1.20 3,01 ЖилыМалаяи Архоисяая -1 + 3,2 20 20 2 Дорезаедка рудных тел между мт. Арконская и 2 горизонтом ствол РЭШ-1 Прирост запасов-40 тт. руды Продление срока действия рудника ка 2 г

ВСЕГО 307,0 2,00 3.15 «6*.0 1,58 3.03 »70,0 1.71 3,07 102.0 1,49 3,25 102,0 1 49 3.25 102,0 1 49 3.25 >5 12,7 Срок обеспеченности запасами промышленных категорий (В+С,) — 5,2 года, с учетом прироста запасов — 4.7 лат

На конструкцию блоков ШПВ и их параметры существенное влияние оказывает изменение таких характеристик, как мощность, протяженность, угол падения и т.д. рудного тела и содержание полезного ископаемого компонента (табл. 2).

Таблица 2

Взаимосвязь основных характеристик месторождений полезных ископаемых и параметров конструкции блока ШПВ

Характеристика месторождения Граничные показатели Влияние на конструкцию блока ШПВ

Мощность рудного тела 2-10 м; 10-30 м. Высота блока ШПВ

Протяженность рудного тела До 50 м; 100-200 м; свыше 200 м. Длина блока ШПВ

Угол наклона рудного тела Менее 60° Блок ШПВ с магазинирова-нием руды

Свыше 60° Блок ШПВ с обрушением РУДЫ

Изменение проницаемости вмещающих руд Сильнотрещиноватые Полная гидроизоляция днища блока ШПВ

Средне-трещиноватые Частичная гидроизоляция днища блока ШПВ

Слаботрещиноватые Локальные завесы

Изменение проницаемости руд Кер=1-10 м/сут Прямым воздействием выщелачивающих растворов

Кср<1,0 м/сут Со взрывным дроблением РУД

Смена типов полезных компонентов Си Юг/лН2804

РЬ 65-80 г/л ЫаС1

Изменение содержания полезного компонента 0,5-3% Изменение продолжительности обработки растворами

Восточно - Джимидонская рудная зона представлена сочетанием крутопадающих и пологозалегающих рудных тел (зон), при этом наиболее благоприятными к отработке являются рудные тела с крутым падением, что сказывается на конструктивных особенностях систем ШПВ (табл. 3).

Таблица 3

Влияние геологических характеристик месторождения на конструктивные особенности блоков ШПВ

Геологические характеристики Возможные последствия Технологическое решение

Крутопадающие тела Низкая дробимость горных пород Взрывание в зажатой среде

Пологозалегающие тела Потери технологических растворов Взрывание на компенсационное пространство

Структурная зональность Разубоживание и потери компонентов Гибкое проектирование

Минералогическая зональность «Отравление» технологических растворов Изменение величины рн

Снижение содержания полиметаллов Уменьшение экономической эффективности Переход к многостадийной технологии выщелачивания

Рудная зона представлена прожилковыми, прожилково-вкрап-ленными, вкрапленными и массивными рудами, что обусловливает специфику их

взрывного разрушения (табл. 4).

Таблица 4

_Специфика БВР в зависимости от типа полиметаллических руд

Типы руд Характеристика БВР Оптимальный средний диаметр рудного куска, мм

Жильный Взрывание на компенсационное пространство 50-80

Прожилково-вкрапленный Взрывание на компенсационное пространство 20-30

Вкрапленный Взрывание на зажатую среду 10-20

Массивный Взрывание на зажатую среду 10

Результаты технико-экономических расчетов и проектных проработок показывают, что на полиметаллических месторождениях с балансовыми запасами, несмотря на очевидные преимущества, способ подземного выщелачивания полиметаллов не может конкурировать с традиционной подземной разработкой скальных руд при коэффициенте извлечения ниже 7270 %, из-за больших потерь полезного компонента.

Повышение полноты извлечения полиметаллов возможно только путем более мелкого дробления горного массива. Однако тогда вступает в силу другой труднопреодолимый фактор: при инфильтрационном режиме вы-

щелачивания (единственном для скальных руд реальным вариантом внедрения в промышленных масштабах), тонко измельченный продукт легко спрессовывается, практически превращаясь в водоупор, не прорабатывается выщелачивающим реагентом, что приводит к потере полиметаллов.

Если при традиционной технологии иметь куски горной массы размером более 400—600 мм просто нежелательно, то при ШПВ скальных полиметаллических руд наличие в отбитой руде более 15—20% класса 200-— 150 мм может резко ухудшить качественные показатели добычи и повысить себестоимость готовой продукции до границ ее полной неприемлемости.

Резкое изменение интенсивности инфильтрации и пропускной способности полиметаллической рудной массы наблюдается при переходе от «жесткого» режима выщелачивания к более «мягкому» режиму выщелачивания. Это связано с происходящими кольматационными явлениями: механической, обусловленной наличием сегрегации мелких частиц, временной, возникающей при закислении за счет обогащения продуктивных растворов ионами железа и постоянной химической кольматацией (рис. 4).

Рис. 4. Соотношение влияния различных типов кольматации на процесс выщелачивания металлов из руд:1 - химическая; 2 - механическая; 3 - газовая

Нами исследован механизм проектирования рудников подземного выщелачивания на недостаточно разведанных полиметаллических месторождениях, в ходе которого разработан принцип гибкого проектирования геотехнологических рудников, учитывающий перечень критериев, позволяющих осуществить переход как к малоотходным технологиям, так и к эффективному их изменению при смене горно-геологических, технико-технологических и экономических условий (табл.5).

Таблица 5

Критерии эффективного освоения резервных и забалансовых руд

■ ' 1 Критерии 3 3 Базовые показатели (коэффициенты) Предлагаемые показатели (коэффициенты) Аналитические и экспериментальные зависимости

• 2 $ X I 0 1 Минимум за- 1 трат 1 К + Т„*С — min К-капитальные вложения; Т„ - нормативный срок окупаемости; С - себестоимость | Коэффициент капитальных вложений ■WMW а. «г

Минимум периода эксплуатации Э,"= Э^р + Э»,;-годовые экс плутаци-оиные расходы; мрммииыо расходы; Эпос - условно-постоянные расходы Коэффициент периода эксплуатации i 1 "» , " ' I 'и3"' "' 2 , .

Максимальная прибыль (рентабельность) Re£R«w, - рентабельность предприятия при объеме переработки минерального сырья Q,; Нем,, - минимальный уровень рентабельности Коэффициент прибыли • >03<4MWMHT лрмбыш , i » 5 5 ' iS72íin<ij*6oeie i« ___-- * е - 30 И 20 jT^ * 1 10 г i г з 4 а в 7

Технологические Максимальная j производительность Ао = Б*к«ЛГ(,*Кг- оптимальная годовая производительность; Т„ - экономически оптимальная производительность отработки месторождения; Б*ка - извлекаемые из недр запасы П.и. | i ! Коэффициент ! использования оборудования i 1 i | »3579

j Максимальное иэ-< влечение минерапь-I ного сырья К. = 1-к„ = 1- П/Б-коэффициект извлечения П.И. К< - коэффициент потерь, П - величина потерь; Б - величина погашенных балансовых запасов Коэффициент ! извлечения минерального сырья *е»Ф4*#*" nene*

Окончание табл 5

£

о 6

Базовые показатели (коэффициенты)

о •в-

и ||

Кс„ с - средний ко-

эффициент вскрыши V,., - объем вскрышных пород;

V»«. - запасы полезного ископаемого

91

о

!

о

2

Ё г

а

г а

* £ х О х я X х

к

а

с о 22

ч

в 5

з!

1! О •

£ *

II

Г? г з М з

К«= ЦКж) - показатель комплексности переработки минерального сырья К, = -0,001а +2,718 О) - объем перерабатываемого минерального сырья, мэ/ч;

К« = -2.499К. + 9,935; К„ - 0,0040) + 2,508; Кя = Суа» - показатель экологичности переработки; - объем перерабатываемого минерального сырья, м'/ч; 0„ - интенсивность образования загрязнения с учетом их экологической вредности,

мУ__________

П » Б - Б. - величина потерь, Б - величина погашенных балансовых запасов; Б„ - кол-во извлеченного п.и.

К„ = Д*а/6*с - коэффициент извлечения из недр полезного компонента; Д - общее количество добытой рудной массы; с, а -содержание п.». в балансовых запасах; в добытом п.и.

Показатель экологичности Кж-0^0,(1+?); О) - объем перерабатываемого минерального сырья, м'/ч.; О) - интенсивность образования загрязнения 1 типа, м3/ч; $ -коэффициент экологической вредности загрязнения.

. х • 2

к I- а

X о о о >■ о х с о з- о а х «ю 4оЗ

*г

«I

м II

1г 5 г

ь- и í * £ 2 г?

II

1С

. £ Я»

н ¡5

5 5 «

• = А

IИ

п

Аналитические и экспериментальные зависимости

I :

- Э.«Жви«0 ' Ю 17]

Поскольку при проектировании технологий разработки сложнострук-турных месторождений существует значительная неопределенность в знании их детального геологического строения, то целесообразно использование вероятностно-математической модели, предусматривающей возможность количественной оценки распределения как полиметаллов по объекту, так и связанных с этим распределением изменений объемов и динамики вложения необходимых инвестиций.

Так, на показатели эффективности их освоения существенно влияет степень разведанности месторождений полезных ископаемых (рис. 5).

50 75 100

Степень разведанности, %

Рис. 5. Взаимосвязь экономической эффективности освоения месторождения полиметаллических руд от степени его разведанности: 1 - месторождение с простым строением; 2 - сложноструктурное месторождение

Нами установлена взаимосвязь между экономической эффективностью освоения детально разведанных и недостаточно разведанных месторождений полиметаллических руд во времени (рис. 6).

Нами исследовано различных геологических факторов и параметров буровзрывных работ влияние на параметры дробления минералов при проходке выработок, учитывая, что они могут быть использованы для целей ШПВ или кучного выщелачивания (КВ). Качество взрывного дробления определяется прочностными свойствами разрушаемых

пород, по результатам исследований которых нами были разработаны паспорта наиболее представительных литологических разностей пород (рис. 7).

юоо

Период ссвоокя. пег

Рис. 6. Характер экономической эффективности освоения месторождения полиметаллических руд от детализации его разведанности: 1 - детально разведанный объект; 2 - недостаточно разведанный объект

/Мро (к/а да з линрилю/ыи

ГоШо ЮкияиЖе*/

т еоо воо шоо /гм нов нормальные мопочжеш < сад. кгскм' Сплошная гудьшидная рудо

*. ш -----

'/ «Ю I-А.

700 1

!

[ ^^ г

1 - , «л с-т т/с»'

1 Сг 80 КГ/СМ*

1 J хг-х кг/с*'

|

¡1 ш |

I '00 1-

/ г

7 3 С, г<лм«' Сг 35кг/сн' С,-М кг/С»'

ж т ио мо юо , нюмотые мбпряпетя (в»),*"/™

Гвбдео -Шдоз такитовыи

600 ЯОО 1000 ИХ !Ш Нормальные нопрвзцения (6*), кгс/см'

гоо т т № юоо Нормальны? намюфгш (5«!, т/а*'

Рис. 7. Паспорта прочности основных разновидностей сульфидных руд и

вмещающих пород

Основными параметрами трещин, влияющими на качество оконтури-вания обнажений и равномерность дробления являются: ширина трещин г; угол встречи поверхности трещины и поверхности обнажения у; угол, образуемый направлением следа трещины с направлением оконтуривающих шпуров ф и характер материала, заполняющего трещину.

Нами экспериментально установлены зависимости изменения коэффициента вскрытия К„ и глубины вскрытия Ьт от угла встречи трещин с поверхностью обнажения забоя при обычном (1) и контурном (2) взрывании. Контурный метод взрывания позволяет значительно уменьшить величину вскрытия и глубину трещин (рис.8).

1 1ДП

ь

А

О.

I 0,8 -

1-

х

4>

I 0,4 -

т

£ 0-(

Угол встречи трещин, град

а)

Угол встречи трещин, град

Рис. 8. Влияние угла встречи трещин с поверхностью обнажения на коэффициент вскрытия (а) и на их глубину (б) при обычном (1) и контурном (2)

методах взрывания

Показатели подготовки массива к выщелачиванию БВР в определенной степени зависят от оптимальной величины заряда ВВ в шпурах, в том числе и оконтуривающих.

С целью определения рациональных параметров и способа взрывной отбойки, обеспечивающих наименьшие отклонения сечений горных выработок от проектных значений, нами были проведены промышленные испытания различных паспортов БВР с элементами контурного взрывания, в слабоустойчивых, среднеустойчивых и устойчивых горных породах.

Эксперименты проводились при постоянных значениях расстояний между оконтуривающими шпурами ах, ЛНС, XV и диаметре шпуров, но с различными типами ВВ при удельном заряде я0, равном 0,3; 0,45 и 0,1 кг/п.м.

Для испытаний были приняты следующие исходные параметры: расстояние между оконтуривающими шпурами 40-60 см (диаметр шпуров 4042 мм); коэффициент сближения оконтуривающих зарядов т =0,6-0,8; вес заряда ВВ на 1 п.м. оконтуривающего шпура 0,2-0,3 кг. Было испытано 7 вариантов различных конструкций зарядов ВВ (сплошной и рассредоточенный).

Оценку качества оконтуривания и эффективности отбойки производили по КИШ, линейным переборам породы, сохранности «следов» (процентное отношение длины «следа» к первоначальной длине шпура) и величине фактического сечения выработок (табл.6).

Таблица 6

Влияние величины удельного заряда в оконтуривающих шпурах на показатель дробимости пород

Порода Макс. см3 кг/п.м ЛНС, м Длина воздушного промежутка зарядов, см Вес отдельной части рассредоточенного заряда ВВ, кг

Монолитные породы

Пироксе-нит 0,93 0,36 0,35 15 0,1

0,5 0,5 15 0,2

0,575 0,6 10 0,2

Оливино- вый пироксе-нит 2,47 0,32 0,36 15 0,07

0,4 0,45 12 0,1

2,88 0,35 0,4 15 0,1

0,5 0,50,6 10 0,2

Порода Макс. см3 кг/п.м ЛНС, м Длина воздушного промежутка зарядов, см Вес отдельной части рассредоточенного заряда ВВ, кг

Перидотит 5,7 0,3 0,350,4 20 0,1

0,45 0,550,6 10 0,1

0,5 0,65 15 0,2

Породы средней трещиноватости

Пироксе-нит 0,93 0,36 0,5 30 0,2

0,4 0,6 25 0,2

0,5 0,65 25 0,2

0,575 0,75 15 0,2

Оливино-вый пи-роксенит 1,8 0,28 0,4-0,45 23 0,1

Перидотит 2,32 0,445 0,7 20 0,2

0,5 0,75-0,8 15 0,2

Оливино- вый пироксе-нит 2,47 0,4 0,6 25 0,2

2,66 0,28 0,4-0,5 23 0,1

0,4 0,6 25 0,2

2,8 0,31 0,5-0,6 15 0,1

Перидотит 5,7 0,31 0,5-0,55 20 0,1

0,445 0,7-0,8 20 0,2

Сильнотрещиноватые породы

Пироксе-нит 0,93 0,4 1 25 0,2

Диабаз 1,31 0,415 0,91,15 23 0,2

Оливино- вый пироксе-нит 1,8 0,28 0,7 23 0,1

Пироксе-нит 2,66 0,4 1 25 0,12

Диабаз 2,71 0,31 0,8 20 0,1

0,4 1 25 0,2

Перидотит 5,7 0,31 0,9 20 0,1

0,4 0,9 15 0,2

Опытные работы проводились в двух направлениях: отработка пара-

метров БВР с целью достижения КИШ величины 0,9-0,95 и изыскание оптимальных параметров контурного взрывания. В результате была выявлена оптимальная схема расположения шпуров в забое, при которой удельный расход ВВ снизился с 2,98 до 2,45 кг/м3 (на 21 %), а КИШ возрос с 0,8 до 0,98. Были определены также оптимальные параметры контурного взрывания: расстояние между контурными шпурами свода 0,45 м, расстояние между контурными шпурами бортов 0,5 м, JIHC зарядов оконтуривающих шпуров 0,55 м, коэффициент сближения - 0.5. Величина заряда контурных шпуров при применении аммонита 6ЖВ составляла 0,8 кг, а детонита 10А - 0,6 кг, с диаметром патронов 28 мм.

Для снижения сейсмического воздействия взрывов на окружающий выработку горный массив нами предлагается проведение следующих организационных мероприятий:

- сокращение количества шпуров на забой с целью доведения JIHC вспомогательных и отбойных шпуров до 600-800 мм, а расстояний между верхними оконтуривающими шпурами до 500 мм;

- уменьшение количества ВВ, взрываемого в одной ступени замедления, до 2-4 кг.

В результате проведения серии опытно-промышленных взрывов был отработан паспорт БВР, который позволил снизить линейные переборы по бортам выработки на 40 %, по кровле - на 60 %, а по площади сечения выработки - на 60-70 %. Было установлено, что при соблюдении параллельности оконтуривающих шпуров и углов наклона их к груди забоя 85-87° переборы породы не превышают 2-3 %. При этом объем бурения шпуров увеличился на 14 %, а удельный расход ВВ снизился на 22 % по сравнению с обычным взрыванием (табл. 7).

Таблица 7

Показатели БВР при обычном (1) и контурном (2) взрывании_

Средаеусгойчивые Устойчивые Слабоустойчивые

Показатели породы породы породы

1 2 1 2 1 2

Число шпуров 30 33 29 31 33 35

Глубина шпуров, м

- врубовых 2,0 2,0 2,0 2,0 1,3 1,3

-отбойный 1,8 1,8 1,8 1,8 1,2 1Л

Величина заряда, кг

-врубовых 1,5 1,25 1,75 1,75 0,6 0,8

- вспомогательных 1,25 1,5 1,5 1,5 0.4-0,6 0,4

-отбойный 1,25 0,8 1-1,2 0,8 0,4 0,225

Общий расход, ВВ 39,5 36,5 41,25 40 18,5 13,2

Число серий замедления 6 5 6 6 5 5

КИШ 0,8 0,9 0,8 0,8 1,0 1,0

Удельный расход ВВ, 2,98 2,45 3,05 2,92 1,34 0,96

кг/м3

Показатели Среднеустойчивые породы Устойчивые породы Слабоустойчивые породы

1 2 1 2 1 2

Расстояние между оконтурив шпурами «а», см 65-70 45-50 60 50 50 45

ЛНС, см 65 55 70 60 60 70

Величина позд.пром., см - 10-15 - 10 - 10-12

Коэффициент сближения 1,0 0,82 0,86 0,83 0,83 0,64

Проектное сечение выработки, м2 9,2 9Л 9,5 9,5 11,5 11,5

Фактическое сечение выработки, м2 10-12 9,55 10,38 9,89 16,1 11,84

Линейные переборы, см:

-по кровле 19 10 22 9 20-300 8

-по боргам 10 4 12 7 10-100 5

Увеличение сечения но сравнению с проектным, % 10 3,8 9,3 4,1 40 3

При контурном взрывании на проведение при креплении 1 м выработки торкрет-бетоном или при креплении монолитным бетоном, трудовые затраты снизились на 0,2 чел.час. Контурное взрывание позволяет снизить переборы пород до 3-4% и существенно сократить общие затраты на проведение выработок, уменьшить разубоживание и утечку растворов в породы.

Одним из способов повышения эффективности буровых работ на подземных рудниках является уменьшение диаметра шпуров при проходке горных выработок. С целью оценки эффективности применения коронок уменьшенного диаметра были проведены промышленные испытания различных марок крестовых коронок при проходке выработок.

Результаты испытаний показали, что чистая скорость бурения коронками диаметром 36 мм по руде на 20-30 % и по породе на 30-40 % выше, чем скорость бурения коронками диаметром 40 мм. В процессе бурения коронками БИ-36-22 по руде отмечено увеличение скорости бурения на 1012%, при уменьшении угла простирания пластин твердого сплава со 110 до 90-95°.

Нами были проведены опытные взрывания ВВ в шпурах уменьшенного диаметра (табл. 8).

Таблица 8

Технико-экономические показатели БВР

Крепость пород Диаметр шпура, мм Длина шпуров на проходку 1 м Уход забоя за цикл, м КИШ Расход ВВ на 1 м выработки, кг

6-8 40 72,5 1,12 0,66 46,8

6-8 40-36 57,5 1,41 0,83 47,6

6-8 38 66 1,23 0,72 54,6

6-8 36 71,8 мз 0,67 59,5

12-13 42 36,8 1,63 0,91 22,85

12-13 40 39,5 1,52 0,95 24,5

12-13 38 37 1,62 0,9 29,6

12-13 36 38,5 1,56 0,87 30,76

В качестве ВВ в шпурах диаметром 40-42 мм использовали детонит 10А и аммонит 6ЖВ. Экспериментально установлена зависимость изменения скорости бурения от величины проходки на одну коронку (рис. 9).

Рис. 9. Изменение скорости бурения в зависимости от величины проходки на одну коронку: 1 - коронка БИ-36-22; 2 - коронка ККВ-40; 3 - коронка

ККА-40

Анализ результатов эксперимента показывает, что уменьшение диаметра шпуров с 40 до 36 мм позволяет существенно улучшить экономические показатели БВР при проходке горных выработок. При уменьшенном диаметре шпуров значительно сокращается время обуривания забоя, что особенно важно для организации скоростного проведения выработок с целью вскрытия запасов для выщелачивания.

Исследование паспортов БВР и результатов опытно-промышленных взрывов, выполненных при проходке горных выработок, показывает, что удельный расход ВВ зависит, в основном, от сечения выработки, крепости руд и пород, их структурных и текстурных особенностей, глубины шпуров, типа ВВ и способа его заряжания.

Так, при пневматическом способе заряжения гранулированных ВВ шпуры заполняются на полное сечение со средней плотностью заряжания 1,1 г/см3, при этом вместимость 1 м шпура прямо пропорционально квадрату его диаметра (рис. 10 - линия 1). При заряжании шпуров диаметром от 36 до 42 мм патронами ВВ диаметром 32 мм их вместимость остается практически постоянной и равной 1 кг/м (линия 2).

Вместимость 1 м шпура, кг 4«

Ж

20

1«

Диаметр шпура, мм Рис. Ю. Изменение емкости шпура в зависимости от его диаметра

Учет этих факторов позволил оптимизировать объемы проходки штольни 7 на Джимидонском месторождении (рис. II).

2000 | 1999

О.

I 1998

Е 1997 л

.о 1996

1995 § 15

483,9

629;6

3 531 ».8

100 200 300 400 500 600

—г

700

Объем проходки, п.м.

Рис. 11. Объёмы проходки штольни № 7

На эффективность выщелачивания значительно влияет качество взрывного дробления полиметаллических руд (рис. 12).

Ь

о х ш

5 £ ф

-е •е-о

ж'

ЩщЩ

: :'• - -. ^Лъ *

Мероприятие

О Дробление руд □ Конструкция блока ШПВ

В Подача выщелачивающих растворов О Сбор продуктивных растворов

Рис. 12. Эффективносгь оптимизации процессов выщелачивания

В частности, для оптимизации последующих технологических процессов выщелачивания весьма целесообразно обеспечить при взрывном дроблении разрушение горного куска по межзерновым (межминеральным) поверхностям (рис. 13).

100

N Э „ \ 1

!

с ^^ 1) ^

1

0 >г Зона оптимума

а X

л ¿г -1—

0 25 50 75 100

Селективное оазупоочнение Ч Рис. 13. Выявление оптимальной зависимости эффективного выщелачивания от селективного разупрочнения полиминеральных пород

Этот процесс будет определяться, в том числе, и таким важным показателем, как средний размер зерен отдельных минералов (табл. 9).

Таблица 9

Основные рудные минералы и их вкрапленность

Минерал Размер зерен, мм Минерал Размер зерен, мм

Касситерит 0,20-0,60 Галенит 0,08 - 0,20

Шеелит 0,20 - 0,60 Сфалерит 0,05 - 0,20

Лопарит 0,05 - 0,80 Пирит 0,13-0,30

Халькопирит 0,07-0,15 Сподумен 0,02 - 5,00

Рудные минералы, за исключением халькозина и молибденита, разу-прочняются взрывом в меньшей степени, чем породообразующие (кроме кварца, который наиболее устойчив к взрывному разупрочнению). То есть,

при взрывании горнорудной массы имеется преимущественное микротрещинное разрушение и вскрытие рудных минералов для последующего воздействия на них проникающих по микротрещинам выщелачивающих геотехнологических растворов. При взрыве на выброс разупрочнение и концентрация микротрещин уменьшается.

Важным фактором эффективности освоения сложноструктурных полиметаллических месторождений служит техногенный риск, обусловленный неблагоприятным случайным событием определенного типа, выражаемый формулой;

Неблагоприятные

события Возникающий

Техногенный риск

ущерб

Одно неблагоприятное событие

где I - переменная, с помощью которой измеряется продолжительность работы объекта.

В период закисления кислые растворы, обогащенные железом в результате реакций с породами, фильтруясь через руду, нейтрализуются новыми объемами пород за счет карбонатсоставляющих руд. Гидроксиды железа, вследствие увеличения в растворах концентрации ионов ОН-, выпадают в осадок. По экспериментальным данным, рН начала осаждения гидроксидов железа в зависимости от их исходных концентраций колеблется в пределах от 1,5 до 2,3 для Ре(ОН)3. Полное их осаждение происходит для Ре(ОН)3 - при рН=4,1 (рис. 14).

На фильтрационные свойства отрицательно влияет наличие в полиметаллической рудной массе мелкого (0-5 мм) класса, который под воздействием фильтрующихся выщелачиваемых растворов концентрируется в определенных зонах блока ШПВ и создает слабопроницаемые зоны относительно общей проницаемости. Вследствие этого, скорость фильтрации выщелачиваемых растворов в этих зонах уменьшается, а время контакта рудной массы с технологическими растворами увеличивается, что создает условия для более интенсивного выщелачивания гидроксидов железа.

Выпавшие в осадок гидроксиды, вследствие весьма рыхлого характера и высокого (2 - 8,5 г/л) содержания железа в исходных растворах, существенно ухудшают пропускную способность рудной массы, что выражается в

уменьшении интенсивности просачивания растворов.

Химическое соединение

Рис. 14. Величина рН начала (а) и окончания (б) осаждения химических соединений: 1 - Ре(ОН)2; 2 - гидроксиды меди; 3 - гели цинка

Наличие в полиметаллической горной массе участков с разной степенью уплотнения при небольших удельных расходах растворителя приводит к потере металлов, так как в этом случае выщелачивающие растворы образуют каналы в разрыхленных участках и мигрируют по ним, а чрезмерно уплотненные зоны остаются не проработанными. Процесс выщелачивания становится нерегулируемым.

С точки зрения потерь полиметаллов и повышенного расхода реагента при подачи растворов через точечные источники орошения рудной массы в блоках ШПВ образование подобных зон разной плотности особенно нежелательно. В этом случае области окисления и вымывания полезного компонента пропорциональны количеству подаваемых выщелачивающих растворов и плотности упаковки частиц полиметаллической руды. Увеличение первого из них приводит к снижению концентрации полиметаллов, а уменьшение - к их недоизвлечению.

Согласно нашим разработкам технологически наиболее опасным процессом, способным вызывать неустранимую кольматацию, является выпадение сульфата кальция из сернокислых растворов, обогащенных ионами кальция за счет реакций с карбонатами и сульфат-ионами, возникающим при укреплении оборотных рабочих растворов ШЯСМ.

Выпадение из технологических растворов сульфата кальция обуславливается невысокой растворимостью гипса (~2 г/л или Са около 0,58 г/л). Таким образом, высокое содержание сульфатов в рабочих растворах и по-

вышенная карбонатность руд и выщелачиваемых пород приводят к выпадению гипса, который слабо растворяется в последующих порциях технологических растворов, т.е. способен обусловить постоянную кольматацию.

В процессе выщелачивания создаются зоны, где происходит «цементирование» рудной массы гипсом, что приводит к резкому снижению фильтрационных свойств, обусловливающие снижение показателей эффективности. Это характерно для «мягкого» и перехода от «мягкого» к «жесткому» режимам выщелачивания. Однако при воздействии не менее 2-3 суток на загипсованную рудную массу выщелачивающим раствором с концентрацией кислоты не менее 15 г/л происходит разрушение гипсового «цемента» и восстановление фильтрационных свойств.

Технология подземного выщелачивания металлов должна гарантировать предотвращение миграции выщелачивающих и продуктивных металлоносных, зачастую токсичных растворов, на рельеф местности, во вмещающие породы или в горизонты подземной гидросферы. Это обеспечивается организацией или целенаправленного их распада активных реагентов или использованием технологических и инженерных решений (рис. 15).

Используемый метод

■ Экранирование И Улавливание растворов □ Кольматация

□Химическая нейтрализация растворов

Рис. 15. Эффективность методов предотвращения загрязнения окружающей среды технологическими растворами

Конструкция системы улавливания растворов определяется трещино-ватостью руд и пород, их устойчивостью, гидрогеологическими условиями месторождения параметрами залегания рудных тел. Так, в сильно трещиноватых рудах применяют системы улавливания с полной гидроизоляцией растворопрнемного днища (рис. 16).

Рис. 16. Типизация систем сбора продуктивных растворов

Способ частичной гидроизоляции днища блока осуществляется в малоустойчивых породах. Системы улавливания с локальными завесами под раствороприемным днищем применяют при отработке руд, находящихся в слаботрещиноватых породах при отсутствии крупных тектонических нарушений. Системы улавливания без сооружения защитных устройств применяют при отсутствии трещиноватости во вмещающих породах. Если гидрогеологическая ситуация в районе месторождения позволяет откачивать продуктивные растворы с уровня подземных вод и при этом не происходит загрязнения техногенными элементами, а гидроизоляционные работы можно не производить, то целесообразно применять системы улавливания технологических растворов электровакуумными установками.

В оптимизированной нами технологии ШПВ полиметаллов основные технологические операции, влияющие на кинетику процесса извлечения полиметаллов из руды и формирование продуктивных растворов - это выщелачивание в «жестком» режиме технологических параметров (2 стадии) с рН не более 1,5 (1 стадия) и с рН^2-2,5 (2 стадия) и выщелачивание в «мягком» режиме с рН=4,5-5(рис. 17).

При соблюдении оптимального «плавающего» режима выщелачивания за 90 суток можно извлечь в раствор -75 % цинка. Пропускная способность полиметаллической рудной массы, при различных режимах выщелачивания изменяется от 350 до 2000 л/м2 час. Это означает, что в этих пределах можно орошать полиметаллическую рудную массу без появления на ее поверхности застойных зон технологических растворов.

Технологические операции

Рис. 17. Эффективность основных технологических операций выщелачивания металлов:режимы: 1 - закисления; 2 - «мягкий»; 3 - «жесткий»; 4 - «плавающий»

Схема организации ввода блоков ШПВ в технологический режим выщелачивания полиметаллов представлена на рис.18. В первом из четырех блоков ШПВ при активном времени выщелачивания 90 суток предусмотрено извлечение в раствор 75,1% цинка при соотношении Т:Ж=1:5 с расходом кислоты (без учета закисления) 228,3 кг/т руды. С учетом закисления расход Н2804 увеличивается в 1,5-1,8 раза, в зависимости от карбонатсоставляющей руды. При этом удельный раствор серной кислоты составляет 5,5 кг на 1 кг извлеченного цинка.

Рис. 18. Схема ввода блоков ШПВ в технологический режим выщелачивания:!^ - номера блоков ШПВ; а - вывод блоков на технологический режим; Ь- вывод I блока на «жесткий» технологический режим выщелачива-

ния с рН<1,5, «закисление» руды во 2 и 3 блоках с одновременной очисткой продуктивных растворов в блоке 3; с - «закисление» руды в 1 и 2 блоках с одновременной очисткой продуктивны* растворов во 2 блоке; (1 -«закисление» руды (нулевой цикл) с одновременной очисткой продуктивных растворов от примесей.

В табл. 10 приведен солевой состав растворов, полученный после каждой из стадий выщелачивания.

Таблица 10

Солевой состав технологических растворов выщелачивания

Режим выщелачивания «закисление» руды «жесткий» (I ст.) «жесткий» (II ст.) «мягкий» с очисткой продуктивных растворов

рН 4,5-5+2,-2,5 <1,5 2,0-2,5 4,5-5

гп2+ 5-3 8-2 2,5-2,8 3-4,5

Ре3' 0-3,5 2,5-8,5 2-6 Н/об

Ре2+ 0-2 0-1,5 Н/об Н/об

Си2+ 0,2-0,5 0,2-0,5 0,5-0,7 0,2

Ав и <0,02 0,230,05 0,0130,02 <0,0025

ЙОг <0,025-0,35 0,280,48 0,350,55 <0,025

Са2+ 0,4-0,55 0,4-0,6 0,4-0,55 0,4-0,55

Мй2+ 1-3 1,5-2,5 3,5-4,5 4,5-6,5

во/ 45-72 46,563,1 49-63.9 50-6

При исследовании процесса отмывки хвостов после выщелачивания обеспечена интенсивность орошения 25-30 л/т в сутки, что соотвеч ствует Т:Ж=0,5, до рН=7 в отмывочных водах в течение 17 суток (рис. 19). Объем воды для отмывки полиметаллической руды массой 12,5 тыс. тонн составил 5300-6400 мЗ (с расходом 250-310 мЗ/сут).

О 3,5 7.0 10.5 14,0 17,5 21.0 24.5

Рис.19. Зависимость времени отмывки кеков выщелачивания от остаточной

кислотности

Оптимальный учет особенностей геолого-минералогического строения сложноструктурных полиметаллических месторождений во взаимосвязи с гибкими проектными решениями при проектировании горно-технических систем подземного шахтного выщелачивания позволяет существенно расширить имеющуюся минер,ально-сырьевую базу горных предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой изложены научно-обоснованные технические, технологические и экономические решения по разработке научных и методологических основ подземного выщелачивания свинца и цинка из бедных полиметаллических руд, что позволяет значительно расширить сырьевую базу и существенно улучшить экономику отрасли.

Основные выводы и результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Разработаны научно-методологические основы подземного выщелачивания бедных полиметаллических руд, обеспечивающих повышение эффективности освоения месторождений за счет оптимизации технологических параметров.

2. Доказана возможность ускорения эффективного освоения запасов бедных полиметаллических руд при проектировании горнотехнических систем выщелачивания с учетом особенностей месторождений и условия: при изменении исходной информации от 5 до 8 % - требуется изменение проекта, более 8 % - проектиро проектирования.

_________тся на основе гибкого

НАЦИОНАЛЬНА)! | БИБЛИОТЕКА I С.Петербург I 09 т ю ^

3. Доказано, что эффективность освоения месторождений бедных полиметаллических руд повышается при реализации научных и методологических основ конверсии традиционного горного производства на технологию шахтного подземного выщелачивания полиметаллов.

4. Определено, что повышение полноты использования недр и эффективности разработки месторождений достигается за счет оптимизации технологий подземного выщелачивания руд на стадии закисления и выщелачивания в «жестком» и «мягком» режимах.

5. Экспериментально подтверждено, что сроки вовлечения запасов в эксплуатацию и качество подготовки руд к выщелачиванию корректируются скоростью проведения подготовительных горных выработок и оптимальным подбором параметров взрывных работ.

6.Показано, как гибкая схема перехода от традиционных технологий к конверсионным, представляющая собой систему динамического проектирования, модифицирующуюся в зависимости от изменений показателей предприятия и рынка с использованием коэффициента динамического проектировании позволяет оптимизировать параметры выщелачивания, в том числе на недостаточно детально разведанных участках месторождений.

7. Скорректированы методы и средства управления подземным выщелачиванием полиметаллов, базирующиеся на основе комплекса взаимовлияния геологических, технологических, экономических и организационных факторов, в том числе математическое ожидание потерь о г технологического риска, основанное на учете вероятности появления аварий и предложен комплекс мероприятий, снижающих отрицательное действие технологий на внешнюю среду.

8. Обоснованы методы оптимизации крупности минеральных отдельно-стей при проведении горных выработок и селективном разупрочнении руд и пород.

9. Оптимизированы технологические параметры шахтного подземного выщелачивания полиметаллов и переработки продуктов выщелачивания по окончанию основного процесса.

10. Разработаны научные и методологические основы проектирования горнотехнических систем объектов подземного выщелачивания на недостаточно детально разведанных полиметаллических месторождениях.

11. Обоснованы методы и средства эффективного использования инвестиций в производство полиметаллов технологиями подземного выщелачивания, что позволит в рассматриваемых условиях на 37 % расширить сырьевую базу, на 24 % продлить период эффективной работы предприятия и увеличить объем продукции

12. Обоснована стратегия развития минерально-сырьевой базы отрасли за счет вовлечения в разработку бедных месторождений: при уменьшении объема промышленного производства до уровня 56 % целесообразна конверсия технологий разработки.'

Основные научные публикации автора по теме диссертации: Отдельные издания

1 Воробьев А.Е, Балыхин Г.А., Хлопонин А.Г., Каргинов К.Г. Рынки минерального сырья: процессы глобализации и проблемы регионов. -М.: Изд-во РУДН, 2003. - 294 с.

2 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Козырев E.H. и др. Физико-химическая геотехнология золота. - Владикавказ, Ремарка, 2001. - 344 с.

3 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Козырев E.H. Шахтное подземное выщелачивание полиметаллических руд. - Владикавказ: Терек, 2003. -288 с.

4. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г., Погодин M.JI. Технология выщелачивания золота при отрицательной температуре окружающей среды /Под ред. проф. А.Е.Воробьева. - М.: Изд-во РУДН, 2003.-95 с.

5. Каргинов К.Г. Металлургический рынок России - С. 240-263 /В кн.: Воробьев А.Е., Балыхин Г.А., Усманов С.Ф., Чекушина Т.В. Глобализация и рынки минерального сырья. - Бишкек, Изд-во КРСУ, 2003. -292 с.

6 Каргинов К.Г. Технологические схемы внутриотвального обогащения некондиционных полиметаллических и медьсодержащих руд и пород. - С. 67-84 //В кн.: Воробьев А.Е. Ресурсовоспроизводящие технологии горных отраслей. - М.: МГГУ, 2001. - 150 с.

7. Янишевский A.A., Каргинов К.Г. Очистная выемка на подземных рудниках /Завод-втуз при НГМК, 1989. - 80 с.

8. Янишевский A.A., Каргинов К.Г. Подземная разработка рудных месторождений /Завод-втуз при НГМК, 1989. - 64 с.

В изданиях, рекомендованных ВАК России

9. Воробьев А.Е., Балыхин Г.А., Гладуш А.Д., Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Принципы и базовые критерии создания -экологически чистых технологий комплексного освоения бедных (убогих) забалансовых руд месторождений стратегически важного минерального сырья //Вестник РУДН: Серия Инженерные исследования, 2004. - С. 28-31.

10. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г. и др. Проектирование геотехнологических предприятий ИТорный информационно-аналитический бюллетень, №4,2002. - С. 170-173.

11 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г. Концепция воспроизводства минеральных ресурсов в литосфере //Экология и промышленность России, февраль 2001. - С.33-38.

12. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Одинцова Е.В. и др. Типизация систем орошения выщелачиваемой руды и сбора продуктивных растворов //Горный информационно-аналитический бюллетень, №9, 2001. - С. 54-60.

13. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Щелкин A.A. и др. Моделирование процесса выщелачивания карбонатных руд на опытно-промышленном стенде //Горный информационно-аналитический бюллетень, № 9, 2001. - С. 72-75.

14 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Щелкин A.A. и др. Организация процесса выщелачивания руд //Горный информационно-аналитический бюллетень, № 9, 2001. - С. 21-23.

15 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Щелкин A.A. и др. Осаждение металлов из реальных сульфатных растворов //Горный информационно-аналитический бюллетень, № 9,2001. - С. 67-71.

16 Каргинов К.Г., Голик В.И. Разработка нагорных месторождений Северного Кавказа //Горный журнал, 2001, №11.

17. Каргинов К.Г., Дзауров М.А., Кузнецов М.А. и др. Машина для очистки горных выработок //Горный журнал, №2, 1989.

18. Липовой К.Г., Каргинов К.Г., Тезиев Т.М., Рябов Д.В. Снижение интенсивности разрушения законтурного массива при проведении выработок //Горный журнал, 2001, №4.

В прочих изданиях:

19. А. с. 0883420 СССР. Устройство для формирования полости в заряде взрывчатого вещества /Липовой А.И., Ростованов С.Э., Каргинов К.Г. И др.

20. A.c. 1112125СССР. Способ крепления горных пород в выработках /Абросимов В.М., Афанасьев Ю.С., Каргинов К.Г. и др.

21. A.c. 1112870 СССР. Способ оконтуривания горной выработки зарядами с продольной кумулятивной выемкой /Липовой А.И., Ростованов С.Э., Каргинов К.Г. и др.

22. А. с. 1145144 СССР. Способ строительства шахты /Бодня И.В., Скуба В.Н.. Каргинов К.Г. и др.

23. А. с. 1158761 СССР. Способ поддержания горных выработок /Великосельский О.Л., Каргинов К.Г, Кузнецов Ю.С. и др.

24. Бернцев Э.К., Каргинов К.Г., Тенгазов A.A. Типовые технологические схемы и эффективные средства механизации и организации проходческих работ //Всесоюзное научно-техническое совещание - М.: Цвет-метинформация, 1974.

25. Воробьев А.Е., Балыхин Г.А., Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Принцип гибкого проектирования современных горных предприятий //Геология и разведка недр, 2004, №2. с. 12-17.

26. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Одинцова Е.С. Оценка воздействия на окружающую среду предприятий горной промышленности //Вестник МАНЭБ, №4,2001. - С. 116-121.

27. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Одинцова Е.С. Системы обработки выщелачиваемой руды растворами //Горная промышленность, №1, 2001.-С.15-20.

28 Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Новый взгляд на проектирование геотехнологических предприятий //VI Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". - М.: МГГРУ, т.3,2003. -С.270.

29. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Подземная геотехнология полиметаллических руд (на примере месторождений СевероКавказского региона) //Материалы международного симпозиума «Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых». - М.: Изд-во РУДН, 2003. - С. 75-80.

30. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г. Кинетика процесса выщелачивания и пути его интенсификации //Материалы IV Конгресса обогатителей стран СНГ. - М.: МИСиС, 2003, т. 1. - С.49-51.

31. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г. Новый взгляд на охрану окружающей среды //Международная научно-практическая конференция «Энергосберегающие и природоохранные технологии».- Улан-Уде, 2003.- С.15-18.

32. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г. Процессы природного выщелачивания и управление ими //Международная научно-техническая конференция «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ». - Магнитогорск: МГТУ, 2003.-С.74-78.

33. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г. Определение оптимальных гидродинамических параметров выщелачивания в процессах ШПВ //Материалы международного симпозиума «Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых». - М.: Изд-во РУДН, 2003. ~ С. 69-72.

34. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г., Погодин М.Л. Методы экологически щадящего выщелачивания металлов из руд при отрицательных температурах окружающей среды //Материалы VI Международной выставки и конференции «Золото 2004». - М., ВВЦ. - С. 175190.

35. Воробьев А.Е., Щелкин A.A., Чекушина Т.В., Каргинов К.Г. и др. Исследование процесса получения тиосульфата аммония на основе сульфит-бисульфитных растворов (отходов газоочистки сернокислотного производства) и серы //Материалы IV конгресса обогатителей стран СНГ. - М.: МИСиС, 2003, Т.1. - С.30-33.

36. Дьяченко В.В., Каргинов К.Г. Геохимический мониторинг ландшафтов при освоении недр /Материалы I Международной конференции "Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр". - М.: Изд-во РУДН, 2002. - С.245-247.

37. Каргинов К.Г. Исследование возможности селективного разупрочнения горных пород и руд в зависимости от их минерального состава и параметров взрыва /Материалы I Международной конференции "Ре-

сурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр". - М.: Изд-во РУДН, 2002. - С.179-182.

38 Каргинов К.Г., Великосельский О.Л., Семений А.Ю. Опыт применения крупноразмерных железобетонных тюбингов при проведении горизонтальных выработок в сложных горно-геологических условиях //Цветная металлургия , №10, 1973.

39. Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Концепция управления процессами природного выщелачивания /Материалы I Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». - М.: Изд-во РУДН, 2002. - С.63-65.

40 Каргинов К.Г., Чекушина Т.В. Научно-методические основы организации шахтного подземного выщелачивания полиметаллических руд //Доклады I Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». М.: Изд-во РУДН, 2003. - С.75-92.

41. Патент 2185594 РФ. Удлиненный заряд да направления разрушений горных пород взрывом / Липовой А.И., Каргинов К.Г., Отаров K.M.

42. Перегудов В.В., Жуганов A.M., Каргинов К.Г. Мезозойско-кайназойские коры выветривания. Технология переработки и обогащения //Сборник докладов Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых» - Якутск, 2003. С. 102-107.

43. Тотров Г.В., Каргинов К.Г. Проведение квершлага скоростными методами //Материалы НТК Северо-Кавказского горнометаллургического ин-та. - Орджоникидзе, 1972.

44. Чекушина Т.В., Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Погодин М.Л. Технологии извлечения золота из упорного сырья (экологический аспект) //Труды Международного совещания «Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых (Плаксинские чтения)». - Петрозаводск, 2003. - С. 102-105.

45 Чекушина Т.В, Каргинов К.Г. Проектирование рудников ШПВ на недостаточно разведанных месторождениях полезных ископаемых /Материалы I Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». -М.: Изд-во РУДН 2002. - С. 166-168.

46 Широков А.П., Каргинов К.Г., Дзауров М.А. и др. Крепление горных выработок армополимерной анкерной крепью //Цветная металлургия, №5, 1977.

47. Vorobyev А.Е., Chekushina T.V., Karginov K.G. Research of the mechanism, processes and possibility of technogeneous reproduction of lithosphere"s mineral resources //Доклады I Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные

технологии освоения недр - М.: Изд-во РУДН, 2003 - С. 45-49. 48. Vorobyev А.Е., Karginov K.G., Chekushina T.V. The underground geo-technology of polymetallic ores (based on the example of North Caucasian region deposits) //International mining forum «New technologies in underground mining. Safety in mines», Poland. - London,UK: Taylor&Francis Group pic, 2004. - PP. 119-131. 49 Vorobyev A.E., Karginov K.G., Odintsova E.S. Ore leaching systems //Russian mining, №1, 2000. - P.45-49.

РНБ Русский фонд

40 2006-4

13700 »18407

Подписано к печати 5 октября 2005.

Объем 2. п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Н7Ц Северо-Кавказский горно-металлургический институт. 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Каргинов, Казбек Георгиевич

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ШАХТНОЕ ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ, ЦЕЛЬ, р ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. История подземного выщелачивания металлов.

1.2. Системы ШПВ с магазинированием руды.

1.3. Системы ШПВ с обрушением руды.

1.4. Управление процессами выщелачивания.

1.5. Цель, задачи и методы исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА ПРОЦЕССЫ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.:.

2.1. Исследование перспектив увеличения сырьевой базы.

2.2. Исследование влияния локализации руд на параметры выщелачивания.

2.3. Исследование условий опытного участка выщелачивания.

2.4. Перспективы увеличения запасов руд для выщелачивания.

2.5.Исследование возможности селективного разупрочнения горных пород . 85 Выводы по главе 2.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ .98 ^ 3.1. Исследование физико-механических свойств руд и пород.

3.2. Исследование качества проходки горных выработок.

3.3. Исследование параметров скоростного вскрытия запасов руд.

3.4. Исследование параметров дробления руд для выщелачивания.

3.5. Исследование закономерностей распределения металла в руде.

Выводы по главе 3.

4. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ.

4.1. Организация проектирования геотехнологических рудников.~Г

4.2. Гибкое проектирование технологий выщелачивания.

4.3. Проектирование отработки недостаточно разведанных руд.

4.4. Проектирование параметров технологических процессов.

4.5. Проектирование схем выщелачивания металлов из бедных руд.

Выводы по главе 4.

5. ОРГАНИЗАЩОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РУД.

5.1. Конкурентоспособность российской минерально-сырьевой базы.

5.2. Структура мирового и российского рынков свинца и цинка.

5.3. Оценка инвестиционных проектов с учетом риска.

5.4. Перспективы инвестиционных проектов эксплуатации не полностью разведанных месторождений.

5.5. Методика риск-анализа технологической безопасности ШПВ.

Выводы по главе 5.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методические основы выщелачивания свинца и цинка из бедных полиметаллических руд"

Актуальность диссертационной работы. Начиная с 1991 г., цветная металлургия России испытывает трудности, связанные с общим кризисом экономики страны. С 1990 по 1998 г. добыча руд цветных металлов снизилась на 42%, производство свинцовых концентратов - на 3,9%, а цинковых - на 23 %.

Уменьшение запасов полиметаллических руд, залегающих в благоприятных горно-геологических и экономико-географических условиях с одной стороны, и постоянное возрастание потребности промышленности в свинце и цинке - с другой, предполагают в проектирование и освоение рентабельных методов добычи ранее не осваиваемых запасов бедных и забалансовых полиметаллических руд и рационального использования недр на действующих полиметаллических рудниках.

Одним из путей успешного решения такой задачи является проектирование и широкое использование способов подземного выщелачивания при разработке скальных полиметаллических месторождений. Об этом свидетельствует накопленный на урановых рудниках Минсредмаша СССР опыт применения технологий разработки месторождений полезных ископаемых специальными способами.

Широкому внедрению технологий шахтного подземного выщелачивания на скальных полиметаллических месторождениях препятствует не только недостаточное соответствие геологического и геохимического состояния горных объектов возможностям технологий, но и недостаточная разработка теоретических основ проектирования горнотехнических систем, ориентированных на возможность выщелачивания металлов в условиях неполного изучения геологии сложноструктурных месторождений.

Вследствие этого проектирование и подготовка залежей, дробление и магазинирование полиметаллических руд и их выщелачивание производятся без учета некоторых геолого-гидрогеологических, минералогических и физико-химических особенностей полезных ископаемых и режима движения выщелачивающего реагента в раздробленной горной среде. Это приводит к удорожанию горных работ, снижению качества извлечения, потерям полиметаллов с растворами и ухудшению технико-экономических и экологических показателей работы горных предприятий.

Целью работы является разработка научно-методологических основ подземного выщелачивания бедных полиметаллических руд, обеспечивающих повышение эффективности освоения месторождений за счет оптимизации технологических параметров.

Основная идея работы заключается в ускорении сроков эффективного освоения запасов бедных полиметаллических руд при гибком проектировании горнотехнических систем шахтного подземного выщелачивания с учетом особенностей месторождений.

Основные защищаемые научные положения:

1. Эффективность освоения месторождений бедных полиметаллических руд повышается при реализации научных и методологических основ конверсии традиционного горного производства на технологию шахтного подземного выщелачивания полиметаллов.

2. Повышение полноты использования недр и эффективности разработки месторождений достигается при оптимизации технологий подземного выщелачивания полиметаллических руд на стадии их закисления и выщелачивания в «жестком» и «мягком» режимах с учетом особенностей месторождений.

3. Сроки вовлечения запасов в эксплуатацию и качество подготовки руд к выщелачиванию корректируются скоростью проведения подготовительных горных выработок и оптимальным подбором параметров взрывных работ в соответствии со свойствами пород и руд.

4. Гибкая схема перехода от традиционных технологий к конверсионным и оптимизация параметров выщелачивания, в том числе на недостаточно детально разведанных участках месторождений, зависит от условий месторождений, предусматривается составом проекта разработки месторождения и корректируется в процессе его разработки.

Методы исследований: обобщение и анализ литературных источников и результатов, ранее выполненных исследований, данных практики и патентной информации; научное классифицирование; теоретические обоснования; аналитические расчеты (в том числе с использованием ЭВМ); экспериментальные исследования в лабораторных (с применением физического моделирования) и производственных условиях; графоаналитические построения и технико-экономический анализ.