Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Обоснование рациональных технологических схем разработки россыпных месторождений в Буркина Фасо при минимальном воздействии на окружающую среду

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата технических наук, Уэдраого Кристиан Феликс, Москва

Министерство Общего и Профессионального Образования Российской Федерации

Российский Университет Дружбы Народов

На правах рукописи

Уэдраого Кристиан Феликс (Буркина Фасо)

Обоснование рациональных технологических схем разработки россыпных месторождений в Буркина Фасо при минимальном воздействии на окружающую среду.

Специальности:

11.00.11- Охрана окружающей среды и рациональное использование

природных ресурсов 05.15.03- Открытая разработка месторождений полезных ископаемых.

Диссертация

На соискание ученой степени кандидата технических наук.

Научный руководитель: д.т.н., профессор Л.Н.Кашпар Научный консультант: к.т.н. И.В.Деревяшкин

Москва - 1999 г.

Содержание

ведение...............................................................................................................................4

ЛАВА 1...............................................................................................................................8

1. Обзор литературы........................................................................................................8

1.1. Краткая геологическая характеристика и степень разведанности месторождений Буркина Фасо.....................................................................................8

1.2 Золотоносные россыпи........................................................................................16

1.3 Нормативные требования к степени разведанности россыпных месторождений при проектировании (по стандарту ГКЗ СССР)........................................................26

1.4 Обобщение и анализ публикаций по разработке россыпных месторождений.. 44

1.4.1 Состояние и перспективы разработки россыпей..........................................48

1.4.2 Вскрытие месторождений при их разработке..............................................50

1.4.3 Потери и разубоживание при разработке месторождения...........................55

1.5 Обобщение и анализ разработки песков на карьерах сторйиндустрии и железорудных карьерах.............................................................................................61

1.6 Цель задачи и методы исследования...................................................................70

ЛАВА 2.............................................................................................................................72

2. Анализ качества и степени извлечения самородного и химически связанного золота из россыпей.........................................................................................................72

2.1 Обобщение публикаций по технологии и качеству извлечения золота.............72

2.2 Обзор публикации по очистке тяжелых металлов и минеральных изделий с использованием ультразвука.....................................................................................77

2.2.1 Ультразвук и его свойства.............................................................................78

2.2.2 Основные положения ультразвукового явления..........................................84

2.2.3. Систематика явлений в ультразвуковом поле.............................................86

2.2.4 Использование ультразвука в смежных отраслях промышленности..........89

2.3. Анализ методов использования черновых концентратов и самородного золота мелких (-0,5) фракции................................................................................................96

"ЛАВА. 3............................................................................................................................99

3. Лабораторние исследования влияния УЗ на степень очистки поверхности частиц от пленочных покрытий.....................................................................................................99

3.1 Описание ультразвуковой аппаратуры................................................................99

3.2. Изучение сил, вызывающих процесс агрегации пузырей в ультразвуковом

поле...........................................................................................................................102

3 .3. Методика лабораторного эксперимента...........................................................109

3.3.1.Коррективы методики эксперимента..........................................................109

3.3.2.Проведение эксперимента...........................................................................109

ЛАВА 4...........................................................................................................................119

4. Анализ и экономическое обоснование эффективности применения новых технических и технологических решений на степень извлечения тяжелых металлов. ......................................................................................................................................119

4.1 Экономические аспекты добычи и обогащения золота в современных условиях....................................................................................................................119

4.2 Обоснование рациональности включения в технологическии комплекс гидротранспорта песков ультразвуковых установок..............................................124

4.3 Изыскание рациональных схем и обоснование методов расчета параметров новых технологических решений, доставки и переработки песка до обогатительных устройств и установок..................................................................125

4.4. Обоснование места расположения ультразвуковой установки по длине пульпопровода..........................................................................................................134

4.5. Необходимость и рациональность складирования черных концентратов и пульпы после последней ступении извлечения золота...........................................135

4.6 Обоснование, классификация и оценка принципиальных схем разработки пород экскаваторами с последующим гидротранспортом................................................138

4.6.1 Значение удельного расхода воды на экономические показатели работы гидротранспортной установки.............................................................................140

4.6.2 Оптимальный режим гидротанспортирования...........................................141

4.7 Оценка принципиальных схем разработки пород экскаваторами с последующим гидротранспортом............................................................................142

4.8 Влияние технических данных драглайна на основные параметры забоя........147

4.9 Обоснование рациональных типоразмеров драгайнов и землесосного оборудования для карьеров на на разработке россыпных месторождений Буркина Фасо..........................................................................................................................151

Заключение......................................................................................................................161

Список литературы,......................................................................................................163

Введение

Актуальность работы. Буркина Фасо - страна развивающейся экономики. По общей стоимости добываемого сырья и производимого из него металла абсолютный приоритет принадлежит золоту. В недрах страны содержится значительная часть мировых запасов различных видов сырья, но запасы полезного ископаемого на каждом месторождении не большие.

Ограниченные запасы полезного ископаемого на каждом месторождении, предопределяют малую производственную мощность карьеров, а низкий экономический уровень страны предопределяет необходимость полной загрузки горного и транспортного оборудования, обогащение добываемой руды в течение длительного периода. При этом необходимо обеспечить максимальную полноту извлечения при минимальном засорении полезного ископаемого, чего в настоящее время почти не выполняется.

Существующие технологии извлечения из россыпей самородных металлов и минералов характеризуются значительными потерями конечного продукта. Так, например, при промышленной добыче золота почти 50% этого металла уходит в отвалы в виде мелких частиц и частиц металла, покрытых окисной пленкой (например, железа).

Окислы железа, содержащиеся в песках, могут быть связаны с различными минеральными примесями. Частицы, поверхность которых покрыта пленками гидроокислов железа, с особым трудом поддаются обогащению. Для удаления гидроокислов железа с поверхности частиц при обогащении некоторых руд обычно применяют методы химической обработки или механической оттирки. Это же относится и к самородному золоту.

Наиболее полное удаление гидроокислов железа обеспечивает химическая обработка. Однако она требует значительных затрат на реагенты, специальной антикоррозийной аппаратуры и связана с рядом эксплуатационных неудобств. Поэтому химической обработке, как правило, подвергаются пески, предназначенные для наиболее ответственных и дорогостоящих изделий.

В практике обогащения малоценных полезных ископаемых распространен метод механической оттирки. Сущность этого метода - в интенсивном перемешивании плотной пульпы, в процессе которого гидроокислы железа оттираются с поверхности зерен в результате абразивного действия. Для повышения эффективности оттирки в пульпу иногда добавляются реагенты -

4

понизители твердости (кальцинированная сода, флотационные собиратели и т.д). Существенным недостатком механической оттирки является то, что она не обеспечивает достаточно полного удаления пленочных покрытий гидроокислов железа. Кроме того, оттирка требует много времени - обычно 30-60 мин на один определенный объем.

Анализ литературных данных показывает, что перспективным способом повышения выхода годного при переработке рудного сырья является ультразвуковая (УЗ) кавитационная обработка пульпы. Этот метод воздействия способствует дополнительному вскрытию поверхности составляющих руду частиц и увеличению степени извлечения рудных компонентов [101]. Авторы [19] установили, что возбуждение колебаний ультразвуковой частоты в пульпах, составленных на основе полуметалических руд, ускоряет процесс выщелачивания в 1,5-2 раза и сопровождается повышением степени извлечения в раствор свинца и цинка. В работе [56] приведены данные об увеличении степени извлечения ванадия из титаномагнетитовых концентратов до 92-96% за счет возбуждения в пульпе ультразвуковых колебаний.

Природа действия ультразвука состоит в том, что при возбуждении поля упругих колебаний ультразвукового диапазона частот в двухфазной твердожидкой среде (твердые частицы + жидкость) и превышении определенной пороговой величины вводимой УЗ энергии в пульпе развиваются процессы кавитации [20]. Влияние УЗ кавитации на частицы твердой фазы реализуется, в частности, в результате действия кумулятивных микропотоков, возникающих при схлопывании газовых пузырьков. Численные значения скорости, давления и температуры, реализуемые в области действия кумулятивных микропотоков, при определенных условиях достигают соответственно =300-500 м/с, Ра=1Д.104-

•5

4,0.10 атм, Т£ - до 5000° К, что приводит не только к гидродинамической деформации поверхности частиц, но и их диспергации (разрушению) [96]. Эти процессы, приводящие к дополнительному вскрытию золотосодержащих частиц, в сочетании с известными технологическим приемами, способны активизировать процесс извлечения металла на стадии обогащения, что, по нашему мнению обеспечит повышение степени извлечения драгоценного металла из россыпи.

Повышение извлечения самородного золота из чернового концентрата, в зависимости от величины дополнительных затрат, может повысить экономический эффект разработки россыпи.

Одним из средств повышения извлечения золота может быть применение ультразвука.

Кроме экономического эффекта будет повышен экологический эффект - снизится вероятность повторной разработки россыпи.

Названные эффекты определяют актуальность исследований. Цель диссертационной работы заключается в изыскании и обосновании рациональных технологических схем, разработки и доставки на обогатительные приборы песков, обеспечивающих повышение извлечения золота при минимальном воздействии на окружающую среду и снижение вероятности повторной разработки россыпи.

Идея работы состоит повышении степени извлечения золота за счет очистки золотин от поверхностной пленки комбинированием ультразвукового воздействия и напорного гидротранспорта разрабатываемых экскаваторами песков. Научные положения и их новизна:

1. Обоснование рациональных технологических параметров гидротранспорта в сочетании с ультразвуковым воздействием на пульпу, экспериментальное обоснование рационального соотношения объема песков и воды, при котором достигается наибольший эффект воздействия ультразвука и дальности гидротранспорта на отделение поверхностной пленки от частиц золота.

2. Теоретическое обоснование рациональности применения серийно выпускаемой техники и новой технологии разработки и гидротранспорта песков на приборы обогащения труднообогатимого, мелкого и тонкого золота и укладки хвостов в создаваемые техногенные месторождения.

3. Доказательство, что при разработке залежи с ограниченными запасами категории В + С] по предлагаемой технологии потери и экономический риск - снижаются.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов исследований, сходимостью результатов исследований с практическими данными по очистке песков и гидротранспорта пульпы, апробацией предложенных решений лабораторными экспериментами.

Научное значение работы состоит в научном обосновании и изыскании рациональных параметров новых решений технологических схем, позволяющих повысить степень извлечения самородного золота из россыпей с минимальной потерей полезного ископаемого в черновом концентрате.

Практическое значение работы заключается в обосновании и разработке методики выбора техники и технологии, обеспечивающих, полноту извлечения полезных ископаемых, снижение затрат на разведку песков, что обеспечивает

значительной экономический эффекты и рациональное использование природных ресурсов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Исследования являются частью поисковой научно-исследовательской работы РУДН "Разработка и обоснование концепции эффективной отдельные положения включены в лекции студентам РУДН; технологические схемы будут включены в проекты промышленной разработки перспективных россыпей в республике Буркина Фасо. Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на VIII международном совещании работников нерудной промышленности (Москва, 1996); на научно-технических конференциях инженерного факультета Российского университета дружбы народов (в 1996-1999 г.г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 научные статьи.

Структура и объем работ. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 176 наименований, содержит 196 страниц, 40 рисунков, 14 таблиц.

ГЛАВА 1.

1. Обзор литературы.

1.1. Краткая геологическая характеристика и степень разведанности месторождений Буркина Фасо.

В настоящее время республика Буркина Фасо стала территорией, на которой во многих районах развиваются горные работы. Результаты разведки показали, что в недрах страны находится огромный запас полезных ископаемых. Больше 80% территории состоит из кристаллических образований докембрииского периода. Эти образования обладают большим потенциалом набора полезных ископаемых (золото, цинк, марганец, железо, фосфат, известняк, боксит, медь и т.д). Многие залежи можно сравнить с месторождениями соседних стран Африки, где ведутся горные работы и велики традиции.

Климат страны - своеобразный, суданского типа: изменяется по топографической высоте, и характеризуется чередованием двух сезонов: сухой сезон и сезон дождей. Продолжительность сезонов и выпадения осадков оказываются под влиянием рельефа и двух основных масс воздуха.

1. Тропический муссон, приходящий с юго-запада и переносящий влажный воздух в течение сезона дождей (с июня по октябрь).

2.Арматтан, сухой и теплый воздух, приходящий из сахара и дующий в течение всего сухого сезона (с ноября по май). Значительные температуры колебания в различных районах в течение суток наблюдаются в период сухого сезона: минимальная температура воздуха отмечается утром, среднее значение которой составляет +25°С. Днем происходит резкое повышение температуры до максимального значения, которое равняется +35° -+42°С, к ночи происходит понижение до +25°-+30°С, и такая температура сохраняется до утра. При этом, относительная влажность воздуха изменяется от 10% до 30%.

Повышение температуры в течение дня связано с нагреванием атмосферного воздуха и повышенной солнечной радиацией. В отличие от сухого сезона, сезон дождей характеризуется интенсивным выпадением атмосферных ливневых осадков при незначительных суточных колебаниях температуры. В течение этого сезона максимальное количество выпадающих ливневых осадков в районах россыпных месторождений, в пересчете на год, достигает 1800 мм. Продолжительность ливней в период дождей составляет четыре месяца (июль, август, сентябрь и

середина октября) со среднесуточным режимом 20 мм/сут. Но в течение последнего месяца (в октябре) интенсивность ливня снижается и суточный режим составляет 8-12 мм/сут. В период ливневых дождей, наблюдается сильные влажные ветры, скорость которая достигает 15-20 м/сек. Эти ветры обычно дуют до начала ливней и прекращаются во время дождей, а иногда продолжаются в течение некоторого времени (получас или час) после начала дождя. При этом, относительная влажность воздуха повышается, достигая 100%, что создает особо жесткие условия работы в карьерах и является причиной потерь транспортируемой руды из кузова транспортных средств и затрудняет перемещение людей и механизмов.

П.И.Кох пишет [63,64] - «Наиболее существенное влияние на технические устройства и надежность их работы оказывают: солнечная радиация, низкие и высокие температуры, суточные амплитуды температуры и влажности воздуха, скорость ветра, туманы, пыль�