Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка комплекса геофизических методов оценки марганцевых руд при эксплуатационной разведке, добыче и переработке (на примере Чиатурского месторождения)

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка комплекса геофизических методов оценки марганцевых руд при эксплуатационной разведке, добыче и переработке (на примере Чиатурского месторождения)"

7 0 8 9 11

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "СОПЗПРОМГЕОЖШ"

На правах рукописи

ШУКАКИДЗЕ ГА203. ГРИГОРЬЕВИЧ

Ш 550.83; 5 5 3.32(^79 .22)

♦ Л

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПЕНКИ МАРГАНЦЕВЫХ РУД ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ РАЗВЕДКЕ, ДОБЫЧЕ И ПЕРЕРАБОТКЕ

(НА ПРИМЕРЕ ЧИАТУРСНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ)

..........

* '

Специальность 04.00.12 - "Геофизические методы поисков и разведка месторождения пожезнах пскопаехых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степей* кандидата технических каув

Тверь 1991

г

о

Работа выполнена в Производственном объединении "Грузг логик".

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

фессор Лухминский Б.Е.

. ' д..» •

Официальные оппоненты - доктор технических наук Уткин В.И,,

кандидат технических наук, старший учный сотрудник Вольфштейн П.М. Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

проектно-конструкторский и технолог ческий институт геологических, геоф ческих и геохимических информационн! систем (ВНИИГеоинформсистем). Защита состоится 3 июля 1991 г. в II часов на заседай специализированного совета I 071.13.01 при НПО "Союзпромгео зика" по адресу: 17003*1, г.Тверь, пр.Чайковского, 28/2.

С диссертацией можно ознакомиться в научн о-техничеокой библиотеке ВНИГИК НПО "Соозпромгеофизтб'а".

Автореферат разослан " & " ивня "1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физико-математических наук, доцент

В .В .ГяуЗДО!

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- ! .

■ктуальносгь темы. Одним из основных направлений совериен-1нил методики геологоразведочных работ и технологического ¡са добычи полезкчх ископаемых является разработка и внед-геофкзическнх методов изучения минерального сырья, потен-ю способных экспрессно и оперативно решать широкий круг от выявления полезного ископаемого в естественном залега-

I комплексной характеристики качества руд. Пркменитечьно к юхому марганцевому месторождении (ЧММ) эго означает необ-ють /чета- следующих ге^лого-гехнических факторов:

!. Принимая во внимание более чек столетнпо истории раззед-жсплуагации ЧММ, в настоящее время приходится решать задр-¡горной рачведки ряда площадей в условиях сильной каверноз-я ос'-унения старых горных выработок. '. Техяологические схемы переработки руд на ряде фабрик [ись давно, причем,контроль технологического процесса озу-[яется только с помощью химанализов. К настоящему времени, •ря на огромные объемы анализов (Х0-500 тыс. в год), не ¡я достаточно оперативно перестраивать производственный :с при резком изменении качества руды. >. В современных условиях главным ресурсом увеличения вы-онцентрата является не расширение добычи руд, а вовлечение [чу и переработку бедных руд и существенно более полное [ение полезннх компонентов на основе новой техник* с учетом |ениых требований экологии.

! моменту начала работ по данной теме (1975 г.) был какоп-

II применения ядерн^геофизических методов опробования видов минерального сырья (железо, медь, никель, свинец,

олово, вольфрем, молибдеь: и до.), заложенный трудами боль-

z

кого коллектива исследователей (А. Л .Якубович, В.А.Мейер, А. Очкур, Е.П.Леман, В.Н.Митов, Г,А.Пшс шный, И.И.$ельдман, В,$.Караниколо, Г .Г .Козлов и многие другие). Ядерно-геофизи ческие методы позволяет весьма эффективно решать задачи неп равного контголя процесса добычи и переработки руд. Их дост инством является oneparraность, деаевизна, дистанционный ха тер измерений, ч~о в совокупности создает предпосылки для у: равдения качеством перерабатываемой руды яа основе автомати ции и компьютеризации.

Цель работы. Совершенствование процесса разведки, добы' и переработки марганцевых руд на основе разработки и внедрв! комплекса экспресс 'ах и оперативных г эфизических методов oí бования.

Основные задачи работы.

1. Исследование геологических и петрофизических харак^ ристик руд и особенностей эксплуатационной разведки, добычи пгреработки марганцевых руд 4MJÍ с целью обоснования выбора i тодов, способных выявлять руды в естественном залегании и oí низать в кях содержание полезного компонента.

2. Расчетный диализ статкст-ческих связей иезду ютроф! зичес—лми параметрами и состьзом руд ЧММ, опиравшийся на пр< ставителъную коллекцию руд и продуктов их переработка.

3. Экспериментальные исследования с целью разработки кс плекса экспрессных методов опробования марганцевых руд на вс стадиях их добычи и переработки, в технологической цепи горне добывающего предприятия.

Разработка метрояоптч»ской схемы проведения измеоен* с учетом современных требований (эталоны-стандарты состава, атолс,..ные разрезы, контрельно-калибоозочные устройства, тк : рукгивная дэгуиентация по проведению работ).

5. Широкое промышленное опробование и внедрение комплекса зргбоганных методов опробования ¡а предприятиях ПО "Чиатур-рганец" и ПО "Грузгеоюгия".

Научная новизна.

Автором впервые:

1. Выявлена связь мгжду магнитными свойствами (магнитная сприимчгвость и остаточная намагниченность) и качественным ставом (типом) марганцевых руд (пероксидные, карбонатные, исные)с четкой дифференциацией между тяпаю», что позволило ■крыть новые перспективы перед магнитометрическими методами 1И технологическом картировали, усовершенствовании технологи добычи, детальном изучения геологического сгэоен'/я ЧММ, поясах и разведке марганцезнх месторождения,

2. Установлено, что в общем виде нелинейная корреляционная 13зь межд. эффективным атомным номером и содержанием марганца помощью данных магнитометрии апроксимируегея двумя яиней'шм* |асгкаки, допускавдих определение с .ерхангтй марганца с треиу-<ой промышленностью ТОЧНОСТЬ!).

3. На основании теоретических и экспериментальных иссяедо-1ний, изучения особенностей состава марганцевых руд и вмевас-IX пород разработана помехоустойчивая методика ренггенорадио-¡трического опробования на ЧММ, обеспгчивапчая компеноацит птяния згелеза, матричного и др. эффектов за счет пртаегеняя !лектигного хромового фижьтра е оптимальной пяотноегья в сз-зкугтноепг со спосэбо* относений епекгг"ькнх интенсивное гей.

На основании научения влияния меаавщих факторов (сос-1за руд и состояния опробуемой поверхности ) установлена цеяе-эобразность применения ре1?тгенорадиомегркческого метода для тробования пород н руд в естественном залегании и в дроблен-¿х пробах, и комплекса гамма-гамма селскгивногз и магч:! ?кых

методов для опробования обрушенных иасс и продуктов перзичн переработки р.д.

Практическая ценность.

Совокупность перечисленных положений позволила автору с дать и внедрить промышленную технологии экспрессного гео*мзи ческого опробования марганцевых руд на всех этапах ич добычи к переработки. Практическая реализация разработанной методик обеспечила:

- иолее высокую точность определения содержаний карганц з сырье по сравнение с химанализоы, подтвержденную арбитражи! ми анализами;

- пос/.тичесхи мгновенную (1-2 мин.) реакцию на изменение качества сырья по сравнению с химазаяизом (1-2 суток), га счг чего разработаны система комплексной автоматизации перерабогк руд

- в результате внедрения разработок обеспечена подтвержденная экономическая эффективность 140 тыс .руб. в год за счет замени химического анализа рентгенорадиомегрическим без учета дополнительных эффектов, связанных с поименением прогрзссивнш автоматизированных технологий, внедрение которых стало зозмож! благодаря экспрессносги получаемых с помощью геофизических методов результатов.

Методы ресения' поставленных задач.

За основу работ была принята экспериментальная методика исследований минерального состава а физических свойств сряд с сзрийноП аппаратурой (Р'ЛМЗ, РСР-3, РН-103 "ПОИСК", БРА-5 и др

Оптимизация режимов измерений выполнена экспериментально. На омоче составленной автором представительной коллекции обра; цоз запоянены детальный -сичанализ, определение еод<»ожания нейт-сонгнх поглотителей (ВНТЛЛГТ), о цевка магнитной воспоаимчкзостк

зхагочной намагниченности (ИФЗ АН СССР). Далее этот массга них подверг?: г компьютерному анализу для расчета петрофизи-ких характеристик и поиска корреляционных связей между псг-изическими параметрами и Ъосгавом пород и руд ( программа SPA").

Уровень внедрения.

Г. Методика ??А порошковых проб в форме соответствующей ¡трукцян утверждена НСАМ при ВИМС Мингео СССР и внедрена на i.

2. Научно-методический совет (НМС) при ВИМГеоинформсистем згео СССР утвердил следующие инструкции, составленные при учас-и автора:

а) Инструкция по ректгенорадиометрическому и гакма-^амма годам опробования марганца при эксплуатационной развед»е и быче руд Чиагурского месторождения;

б) Инструкция по определению содержания марганца в руда* in рентгенорадиометрическом опробовании керна на Чиатурскон югорожденги.

Г. Разработанный комплекс реализован в настоящее время с жоцьо серийной аппаратура: PPK-I03 "ПОИСК" - 5 ит., РСР-3 -ит., РПС-4-01 "ГАГАРА" - I шт., БРА-б -2 вг., РИЧЗ-2 - I шт., ?R-I02 - I шг. Эта аппаратура работает в производственном реют-s с производительностью 100-150 определений в день на I комп-екг, за счет чего обеспечивается выиеуказанный экономический ффекг.

Апробация работы. По теме диссертации опубглпсоваяо одна мо-ография и 3 статей. Материалы, воиедшие в работу, включены ъ 3 нструкции Мингео СССР. Материала работы доложены на Всесс^гисм аучно-техпическом семинаре "Совершенствование и внедрение мего-,ов рудного каротажа и вахтно-рудничной геофизики" (гДривой ?ог,

ь

>1978 г.), на ВсесоогиоР. конференции молодых ученых, посвященн 50-лег;:с ХьгЛМЗ (г.Тбилиси, 1979 г.)* на Всесовзном семинаре "Опыт прикень-ния геофизических методов при опробовании и поде те замеоз месторождений твердых полезных ископаемых" (т.Моск) ВДНХ, 1981 г.), на заседании школы "Методика и техника речтгег радиометрических съемок с аппаратурой РРК-103 "ПОИСК"' при поис ках рудных мес^-фоящекий" (г.Алма-Ата, 1981 г.), на конференци "Наука - производству" (Тбилиси- 1984 г.) и на Дальневосточном семинаре по палеомагнетизму (Магадан - 198^).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 печатных работах в том числе X монография, изданная тиражом 500 экз.

Объем работы. Диссертация состоит введения, грех глаз 1 заключения, ьзложенних на страницах маиинописного текста, содержит JЭ рисунков, ЛЗ таблиц, список литературы из ааи-

V

меноваигП.

Антор выражает глубокую благодарность научному руководителе Б.Я.Лухминско.чу, Г.Е.Капаяадзе, И.К.Готигидэе, Г.Н.Абесадзе, З.В.Тевзвдзе, К.И.Фельдману, С.Й.Сввосику, В.Ф.Караникояо, В.М. Ратникову, Г.Н.Цигельницкому за помощь з проведении работ и пос тоя' чув поддеркзу исследований по теме диссергаичи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, ее научная новизна, практическая цсчость, охарактеоиэован уровень внедрения разработок.

I. Г ЭЛОГО-ТЕХНИЧЕСШ И ПЕТР0*ЧЗИЧ5ОЩ ХАРАКТЕРИСТИКА I ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА, ПЕРЕРА,ОТКИ И ОБОГАЩЕНИЯ МАРГАН1ТЕВ!Д РУД

За более чем столетию») эксплуатации Чиатурскзе яесгорсжде-язучено в геологическом отношении достаточно подробно. В ертацш приведена сводка геологических бзорсв района иссле-ния. Вместе с тем нипепний ..теп его дорэзв-.'^ки и эксплуа-и имеет весьма специфические черты, определяете как про-доразЕ' леи, так и процесс добычи и переработки сырья. 3 некоторые периоды времени местор-чтение ограбаг'лвсиось ременной схеме с селективной выемкой наиболее богагчх руд. стоящее время геологическая документация, соответсгвуесзд 1ёму периоду изучения месторождения, отсутствует и приходи>-1еяать задачу повторной разведки блоков месторождения. При I сильная каверноэность скважин из-за обрушения старых гор-выработок искажает результаты каротажа. За последние 10-15 лег прироста добычи руды практически поэтому задачу увеличения производства марганца на ЧММ припоя реиать посредством вовлечения в разведку и добычу бед-и забалансовых руд (карбонатных и окисленных), а также за с существенно более полного извлечения марганца при обогащена базе новых технологий. Предпосылки состоят в том, что алогические схемы обогащения на некоторых фабряках зложи-ь много лет назад.

До постановки настоящей работы современные физические ме-

«

з анализа Еещзства и в частности ядерно-геофизические мэгода ) "Чиагурмарганец" практически не применялись, а иегтольэова-ь только в геологической разведке. й.й.Фельдман разработал и дрил в Кй г. нейтрок-иейгронныП каротах для выделения и

опенки мощности рудных интервалов двумя зондами (ННК) в разведочных скважинах.

Сдецкрлисты ЗН!ШГГ (И.И.?ельдмая, В.«.Каоаниколо, Г.Н.Ци-гельницхиП, Б.Е.Лухминский и др.) при участии автора в 1974 -75 гг. опробовали новые ядерно-геофизичесхие методы каротегеа. Был опробован импульсный нейтрон-нейтронный каротаж (ШНК), который обладает больаей чувствительностью, чем НШ. Были получе! первые положительные результаты, однако дальнейаего развития :.;¡ тод не получил из-за отсутствия специализированной серийной аппаратуры.

В опытном порядке применялся активационный анализ марганц! вых руд и продуктов их переработки с Ро-Ве источником, а также КАК с генератором нейтронов. Однако широкого развития эти рабо также не получили.

Анализ геофизических материалов показал, что в некоторых них руд Чиатурского бассейна присутствует бор, причем иногда концентрация может достигать нескольких процентов. Это накладывает дополнительные ограничения на применение всех нейтронных методов (KHK, ШНК, HAK), поскольку бор является сильным Heflrpi ним поглотителем.

Автор принимая участие также в опытном применении СНПС с серийным прибором СГСЛ-2. Изучение показало, что использование СНГК в режиме спектральной разности

'Al-I,(E>5,ñMw)-I4ÍE>6,4Me8)

позволяет выделить марганцевое оруденение и свободно от влияни кавернознЬсги (до 150-200 мм) из-за большой глубинности метода Однако, выровдение градуирозочного графика не позволяет кояиче^ тзенно оценивать содержание полезного компонента, что является принципиальным недостатком метода. Были проведены предваритель иые исследования,' направленные на уотанение этого недостатка.

у

заключавшиеся в нормировке показаний СНГЯ на ННК. При этом увеличение чувствительности к содержанию марганца сопровождается уменьшением помехоустойчивости, вследстзие чего вопрос о суммарной погрешности комплекса методов остается открытым.

В диссертации на основе обобщение эт::г. материалов сделан вывод, что нейтронные методы каротажа сквааик нэ обеспечивает приемлемой точности определения содержаний маргониа из-за каяср-нозности ствола скв&хины, злияния нейтронных поглотителей, и недостаточной чувствительности. Перспективы следует связать с выпуском нового поколения серийной аппаратуры для каротажа рудных скважин типа дзухзондсзнх споктромегрических приборов с компьютерной обработкой получаемой информации.

До постановки исследований автооа при добыче к переоаблгсе руд ЧММ ядерные методы не применяли. На стадии эксплуатационной разведки применялось только геологическое опробование. На вссх этапах подготовки, измельчения, сепарации, обогащения.применялись исключительно химанализн. Анализ технологического процесса переработки руд, приведенный в работе, показызает, что возраставшие требования к качеству руд и продуктов их переработки г.с!'-водят к непомерному возрастанию объемов химанализов. По организация* Грузгеологии, ПО "Чиьтурмарганец" и Государственной инспекции по качеству рудн Главруды ?*Ч!1 СССР объем анализа презч-шает 500 тыс. элементоспределений з год и амеег геяденцик * дальнейшему росту. Такой объем работ требует значительных маг?мяльных и людских ресурсов я вместе с тем уте не резает главной задачи - повышения качества руд и продуктов их переработки. Нах показано в работе, среднее время химанаяиза составляет 1-2 часа, а время реакции системы на анализ (принятие ресеккя об пленении параметров технологического процесса) достигает Г-2 суток. Это приводит к потерям сырья, снижению качества ггтозой продукшп»,

ю

перерасходу ресурсов и зсгрязнениг окружавшей среды.

На техиологическс?. линии требуется проведение измерений каздой вагонетке (4,5 т), однако ь настоящее время пробы на а1 лиз отбираются из каждой третьей вагонетки. Сроки проведения лиза хаковч (около I часа), что их результаты не могут оказат влияния на перестройку процесса флотации. Для контроля стадий процесса обогащения пробы отбираются через I час. В диссертации сделан вывод, что применяемые методы оценки качества мпо-ганцезых руд в естественном залегании и в процессе переработка не удовлетворяют с-временным требованиям промышленности ни по точности, ни по зхспрессносги, ни по приспособленности к авто-мптизации и компьютеризации.

В то же время выявлены перспективные лдерно-физические мс тоды (рентгенорадиомегркчесг.ий и селективный гамма-гамма), обл дающие высохой чувствительностью, помехоустойчивостью и экспрс снссгьв для контроля всех этапов технологического процесса в условиях ЧММ.

Современный уровень требований к разработке комплекса яде ис-геофизичееких методов для конкретного геологического объек! требует детального анализа пегрофизвческих характеристик объев та, а также поиска регрессивных связей между параметрами и химсоставом руд и вмещающих пород. Петрофизиче *ие параме^н руд и вмещающих пород ЧММ изучались многими авторами (А.Г.Бе-техтин, Г.С.Дзоценидзе, И.Г.Меликидзе и др.)» Изучены изменен! влажности, плотности, эле! .-рических и магнитных параметров. В диссертации приведен обзор этих исследований и показано, что марганцевые руды к. выделяются от вмещающих пород по электрическим свойствам, коэффициенту пористости.

3 диссертации представлена выполненная автором с помо-

н

0 прибора ЙМВ-2 большая серия измерений с цельг практической екки различий магнитной вое зиимчивости марганцевых руд и ещающих пород (на обнажениях, в карьерах и на штуфных пробах), личина д£ в рудах м.няегся сг 50 до 150 (редко 200,10~^ед ISM ), а во змев"".ю1цих породах, как правило, не превышает

1 ед. Столь заметный и устойчивый контраст создает предпосыл-i для надежного выделения рудных зон в скважинах и горних вы-1богках.. В диссертация показано, чг^ по этому параметру возмо«-з разделение руд по генетическим типам: ^рбонатные, окисные тероксидные), вкисленные. В своп очередь это создает благопри-гные предпосылки для п ыиенил эффективности других ядерных ме-одов в комплексе ГИС в разведочн.х и эксплуатационных скважи-ах.

Автором опробован на в опытном порядке способ расчлене-ия с_ гд по величине остаточной намагниченности Уп . Подготов-знная автором коллекция из 50 образцов была измерена на опыг-:ой установке И?3' АН СССР, причем их интерпретация показала, то имеет место тесная связь между величиной и концентраци-:й марганца в руде. Это открывает дополнительные возможности [ля расчленения разреза ЧММ по типам руд и возможно уточнения [еталей процесса осадконакопления марганцевых руд.

На представительной коллекции проведены исследования с дедьв оценки контраста пород и ру^иатурского бассейна по естественной радиоактивности. Установлено, что марганцевые руды характеризуются низкими знвчениями суммарной радиоаггивности, однако контраст с вмещающими породами (глины, известняки) недостаточен для надежного выделения руд.

Мгкросе.чение захвата нейтронов является важной пггрофизи-ческой характеристикой не только для ННН, но и д^я причем этот параметр требует помимо расчета обязательных эксперьмея-

а

тельных определений из-за возможного влияния микропримесей (б редкие земли) в естественных средах. 35 образцов руд и вмещаю них пород ЧЧЧ измерена на установке "Нейтрон 2М" (ЗНЙЯЯГГ) с целью определения макросечения поглощения 2-а • 3 диссертации предсгавле"ы результаты измерений, анализ которых показал, чт1 вмедавкие породы по этому параметру разделяются на 2 группы: породы с малой величиной 5Г0 , создающие фон (известняк, 0,003 см""*); группа пород с заметно увеличенным макросечением (глины, базальты 2а = 0,008-0,01 см~^), возможно содержащие микропримеси нейтронных поглотителей (например, бор). Третью группу составляют марганцевые ^уды» в которых линейно рас с ростом соде ржач ля полезное компонента. В целом георегическ погрешность определения в области промышленных конпенграц равна 2-3 % абс. Если учесть требования промыиленности к оцен качества марганцевых руд, заключающиеся в необходимости опред ления марганца с предельной погрешностью не более 2 %Мп , г сдедует признать нсяерспективносгь применения нейтронных мето,

Выполненный автором анализ контраста пород и оуд ЧММ по плотности э естественном залегании (объемной плотности) показ что значимых различий не наблюдается.

Для детального анализа петрофизических характеристик объ та автором о.абрана представительная коллекция пород и руд, х рактеризувщая все блоки месторождения (нагорья, окружающие Чи турский гребень). Объем коллекции 365 образцов, для них выпол: полный силикатный анализ и определена плотность (с необходимы! количеством повторных определений). Этот исходный информапион массив посяутал основой для вычисления на ЭВМ ядерных петрофизических параметров: длины замедления нейтронов для основных не?тоон!;лх исгочн'-тяоз, макросечения захвата и коэффициента ди:

фузии геплезых н^тооноз, з'йекглзкого атомного номеоа лГ*»»

*гг

сления выполнены по 5СЗВМ ВПИИЛГГ по ппограмме "NSSPA" (ав-г Б.Е.ЛухминскиЯ и 5.Г.Мельчук). Затем с помэщьг го" же п'оо-|мы выполнен анализ корреляционных связей мезд.у параметрами •ава и петрофизическими параметрами» В диссертации обсукдечн гченные результаты, главные из которых излегачся киже.

Выполненные автором исследования показали, что меуду эффск-шм атомным номерам (Zjç>) и содержанием марганца суаестяует 1ая корреляционная связь вида:

» If,85 + 0,115 СМл , или:

Сцп * - 115,68 ♦ 8.15

СМп - содержание марганца в процентах» с

[хфициент корреляш!и згой связи г = 0,86, погрешность опред;-чя марганца по ней б ■» 2,0 % Мн , тогда как промыялеичзсть 1ъявляет требования к погрешности определения марганца по реляционной связи не более 1,5 чтобы обцач погрешность яе засила 2 ¡¿.Мц. В го же время, если предварительно разделить 1 по типам по дачным измерений кегнигной восприимчивое?:; ил:: 1точчого намагничения связь | (2 , Cju« ) распадается на ветви:

для карбонатных и окисленных руд -

1 = 13,98 + 0,13 Сд» ,

СМл = -134,5 + 7,54 1 , г = 0,95 и <3 = 1,45 > для перзксидязх руд -

7 = 16,24 + 0,104 С Мп , г = С,95 и в * 1,27 1

Выявленные автором закономерности создали предпосылки д, применения селективного гамма-гамма опробования руд ЧММ с тр> буемой погэешностьв, поскольку каадое из этих уравнений хара геризуется высоким коэффициентом корреляции и более низкой п греаносгыэ определения марганца, что позволяет использовать 1 как г радуйровочные графики для определения концентрации марг ца как в сква*ияа^ гак и на технологической линии или в лаб! рагории. Следовательно, расчленение единой, корреляционной за симости на отдельные ветви для различных типов руд создало 01 ву для существенного повышения эффективности СГГО маргакцевы: руц. С другой стороны, различные типы руд уверенно выделяйте; по магнитной восприимчивости, что создало основу формирование комплекса геофизических методов для оценки ларганцевых руд.

П. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ЯДЕРНО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И МАГНИТНР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАРГАНЦЕВЫХ РУД

Практические потребности ПО "Чиатурмарганец" диктовали : обходимость создания методов геофизического опробования в ра образных геолого-технических условиях: в ^уро-взрывных сквах нах, н' стенках горных выработок, при аналиае проб и анализе сырья в вагонетках. При этом полностью использовался нахопле: ный опыт других исследователей и автора в геофиз. веских иссл< дованиях геологоразведочных скважин, проведенных автором, на1 ная с 1974 г.

Для повышения эффективности ГИС по договору с ВШКЯГГ а тор участвовал в опытном применении новых перспективных мето, РК: ГГКС, ИННК, СН1К и других. На моделях и в скважинах были проведаны измерения с помощью опытного варианта прибора ГГКС щелевым коллиматором (автор ВЛ.Каранихояо;, который исключи

/¿г

ше переменной плотности, однако на участках с интенсивной знозносты) количественное определение марганца становится зможным; в то же время на участках, не затронутых каверна-обрушениями, метод обладает высокой чувствительностью % / I % абс.).

Центральное место в работе уделено обоснованию целесоэб-

оо'и применения ренггенорадиометрического и гайка-гамма ме-

1В при исследовании буровзрывных скважин, стенок горных вы-

1Ток, горной массы, грубодробленных и порошковь.-' проб, йосде-

■ниями А.Л.Якубозк ;а, М.«.Соколова, В.А.МеКера, Е.Л.Лемана,

.Очкура, А.Ю.Большакова, Г.А.Пшеничного и др. изучена роль

нощих факторов и созданы предпосылки для внедрения этих ме-

эв на ояде объектов. Автором развиты эти предпосылки ч при-

ении к анализу марганцевых руд ЧММ.

Известно, !то мешающие факторы разделяются на две группы:

торы состава (плотности, влажность, мое зчие ыжелые элемен-

и факторы "еометрии (геометрия облучения и измерений, неров-

ть поверхности породы и струк урно-текстурнне фактору ру^

. В диссертации показано, что зги факторы влияют на ллбой

I опробования или анализа, однако их влияние ^щесгвенно пере-

¡пределяется и это определяет суммарную погрешность опробова-

I применительно к ЧММ, Рассмотренч вопросы применения ГИС в

зовзрывных скваг, .ах эксплуатационного бурения, которые на

4 бурятся диаметром 100 мм с продувкой воздухом. Стенки ехза-

ч не имеют каверн, чем обусловлена перспективность применения

ГК, например, с прибором РСР-3, Мезающее злияние пеоеменной

относги, а также чикрокеровносгеЯ стенок скважины подавляется

57

ухзсндовой схемой регистрации с двумя источниками Со . В сая-с малой кавернозноетью наиболее перси активным лредсгавл^'ся 1именение Р?К в э->х скважинах, как прямого метода опре-г,;гьвл

содержаний марганца. Однако, богьшой объем работ РРК позволил выявить, что при воздушной продувке скважин на стенках оседае марганцевая пыль, которая создает большой фон и искажает дани РРК. Этот недостаток может быть ликвидирован соответствующей подготовкой сквакин для применения PPS; впредь до ее осущестг ния к применению рекомендован метод СГШ, как достаточно наде : & метод опробования эксплуатационных скважин без предварите ной подготовки.

В работе исследованы перспектива комплекса в подземных г ных выработках, обеспечивающих более 70 % добычи марганца на Показано, что при опробовании коренных руд и■ ненарушенных гор масс целесообразно применять более чувствительный и точный м: РРО, при опробовании обрушенных пород метод СГГО дает более помехоустойчивые результаты. В условиях переменной геометрии .измерений компенсацию воздушного зазора для метода РРО удалее добиться до 5 им, для СГГО - 27 мм. Изучена также помехоустоИ вость измерений. Причем структурно-текстурный фактор для руг ЧММ, характеризующихся мощными однородными пластами, оказался, несущественен. Постановке РРО и СГГО на ЧММ предшествовал об: кий цикл исследований, направленный па выбор эффективной exet измерений при РРО и СГГО при наличии мешающих факторов. Подре мевалось использование только серийной аппаратуры с тем, что? результаты могли быть широко внедрены в системе ПО "Чиатурма^ нец".

В диссертации приведен краткий обзор приемов проведенш "?.0 (выбор., источника возбуждения, фильтрации, регистрации из: чеэтгя) п покпзано, что в условиях ЧММ наиболее эффективен ме; спектрального отношения. Особое внимание уделено, выбору слекз селных окон, так как их сирина и положение определяют чувзп тсчьн:>сг> и помехоустойчивость ??0. Их знбио определяется гок

.ими параметрами аппаратуры и вещественным составом исследу-■0 материала и не может быть сделан только по литературным пе-нцапиям. Анализ вещественного состава показал, что меяавщее ние проведению РРО и СТО могут оказать железо и баоттй. ¡енность ЧММ состоит .в том, что оодеожание железа, как пра-|, невелико (до 4 %), а содержание бапия достигает 1-2 „. 1еся остальных -яжелых элементов пренебрежимо малы (до 0,1 5).

Поскольку характеристические линии железа (5,4 яоЗ) и ма;>-1а ч.5,9 кэВ) пропорциональным счетчиком не разрешается, была [изована методика краевого хромового фильтра. Исследования 1эали, что оптимально!! является толщина фильтра 12 мг/см". (енен:?е фильтра снизило чувствительность метода к ; ;лезу эк:з. П1И|) с величины 0,3Д Ли. до 0,07%. При этом порог иружения изменился о 0305 до 0,1 %, что соответс 1ует требэ-мм НСАМ по Ш категории точности. Приведенные в диссертации ютные оценки и экспериментальные исследования показали, что источника СсА —Г' ' (22,2 кэВ) оптимальным по чувствительнос-иляетоя параметр:

>2 - Гг(5,0-5,75 ксВ)/ 12(2Г-23 кэВ).

В знаменателе использован пик однократного рассеяния излуче-источника, который находит ниже энергии зозбуи'-ния К (За), ной 32,2 хэВ, в связи с чем влиянием бария можно пренебречь, менагель является вку-ченним стаядарг^ч-фоноч метода. Кат естно, преимуществом метода с .ектральннх отнопений является вствен^е подавление мееавщего влияния переменного состава ледуемого вещества. Зместе с тек показано, чю параметр ^ исит от переменной влажно«,, руды, причем этот о?*екг э^рь-я'ется также сортом руды. Влияние изменений зяасности приза-р сукмаоной логичности + 0,23 % г '¡прелеяехкя уаггавца. -"той

//

величиной можно пренебречь при измерении на сгенках и в ваго негках, гак как руда в вагонетк~х имеет изначальную влажное! (до 2-4 %), слабо меняюидгюся с изменением метеорологических условий. Для учета более значительных изменений влажности на риала на технологической линии была реализована оригинальная методика, основанная на измерениях в насыщенном водном слое, результаты измерений далее вноси-зя заранее вычисленная попр ка, соответствующая переходу к сухому веществу.

Влияние плотности руд в есгеоа^енном талегании учигывае по сортам, которые в своп очередь, определяются с помощью Kf В работе показано, что влияние остальных факторов состава (i менений концентраций Si .to Л и др.) пренебрежимо малс При СГГО изменение концентрации Ва для каждого типа ру; сводится к эквивалентной погрешности в определении <Дк » pai ной J-I,5 íjju , что допустимо для данного класса измерений, Влияние переменной плотности руды устраняется, к°к изв< ДЕухзондовой схемой измерений в прибор» РСР-3, причем Прове; ные нами исследования показывают, что зонды длиной 40 и 120 (доинверсионний и заинверсионныЯ) и источники активностью 0, и 4,2 мКи практически полностью подавляют вариации плогносг! РУД".

На стенках горных выработок при подготовке борозд для i робования и зачистке стенок оба метода показали высокую" эйЛ гивкос1ь, в связи с чем применяться может лабой из метод ;в, з общем случае предпочтение отдается методу РРО.

Для опробования горной массы на вагонетках и технологи' кой лини: должны бить соблюдены .условия примерного посгоянс геометрии измерений. Приборы для СГГО, как показали эксперт га, обеспечивают "плато" - независимость показаний в диапаз ог 0' ¿i 27 км, приборы Р?0 - в диапазоне П-17 мм от веакчи:

7У'

между поверхностью прибора я марганцевой рудой. Поэтому гтение отдается методу СГГО.

гандартног подающее устройство для серийного прибора 3 "ПОИСК" оказалось непригодным для проведения г-кспрессных эдсгзенных анализов > поскольку все его детали, из-:нные из стали, создавали высокий фон харРлКтериогич:сксго 1ия железа и никеля в условиях отсутствия коллимач^и из-1 источника. После предварительной конструкторской прора-все эти элементы конструкции были заменены на стекло, кло, полиэтилен, что позволило снизить фо. поибооа до ми. Далее, исходя из объема насыщения, равного 20 см3 (тоя-лоя более I см), оптимизирована геометрия измерений Суг— лона и расстояние между историками, расстояние от образ-детектора), направленная на получение махсимума ¿пектраль-тношения . В диссертации показано, ч о сово-упность риемов, условия "хорошей" фиксированной геометрии и кования фильтров позволило суапг?сн .о подивить меилпцее е желе та (вариация содержания .«елеза от 0 до 5 £ экзива-иэменению концентрации м-рганца от 0 до 0,3%),

О ГПТНО-ППОМЧШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ И ВН^ДРЕГГЛЕ Ш!ПШСА СГГО-^РО НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО " ЧИАГ7РМЛ? ГАНЕЦ"

¡озременны" уровень требований к ядерно-геофизическим ме» харотагга и опробования подразумевает надеяиое метрологи-обеспеченир. В соответствии с рекомендациями метрологи-службы Мйнгео СоСР основу мегрояо'чи соотавлпт стечдарт 'разцн состг^а, эталонные сгедства измерений, средства ппэ и калибров* с сопровождавшей «яству* г.твяэй документацией. * с отсутствие* в настоящее воемя моделей я стандарт *зх

ги

■образцов состава в диссертации обоснована временная метролог ческая схема. Е? основу составляют эталоны-стандарты предпри к контрольно-калибровочные устройства (ККУ), предназначенные для перенесения измеряемого параметра на геологический объек Лабораторный РРА опирается на эталоны Госстандарта и не нуждается в ККУ.

Лри опробовании стенок горных выработок выбирается этал ная борозда: тщательно зачищенная и выровненная поверхность, пересекающая весь рудный интервал и выходящая по обоим сторо во вмещающую породу. Такая борозда подготовлена на каждом на рье ЧММ, снабжена тщательным и многократным анализом состава является стандартом предприятия на данном блоке ЧММ.~

Однако, опыт работ показал, что для увеличения произвол техькости работ целесообразно изготовить конгрольно-калибров кие устройства (ККУ) с площадью поверхности, пригодной для и зования на обеих типе« аппаратуры. Нелинейный градуировочный график потребовал создания 2-3 ККУ, чтобы.перенести на точку измерения характерные значения градуировочного графика (заба сзвая руде, бедная руда, богатая руда). Автором подготовлены соответствующие ККУ и составлены инструктивные документы, ре ментирующие все метрологические операции и производство изме

В диссертации отражен объем работ, проведенных комплекс РРО и СГГО. Технологические показатели его следующие: ГГО -60-20 п.м. за смену,. РРО - 30-40 п.*. На основе детального с тиггкческого-анализа воспроизводимости геофизического осробо ння показано, что суммарная погрешность не превышает 1,5 % е Л^ц, прстс* геофизическое опробование по точности не устугтае гестзг»ческому оппобовакию.

П;-'»;,-,зл::?еяьнссть комплекса СГГО V РРО на эстакаде з н

щее время составляет 100-120 и 40-30 проб/прибор в смену тветсгвенно.

При экспериментальном опробовании РР0 порошковых пооб на «ом этапе упор был сделан на экспрессность и точность ?.яа-а. С этой целью разработана система эгаяонов-стзндаогоз дариягия. 3 качестве опорного стандарта для концентрата ■ и 59 +, 0,15 %) были выбраны гостированные стандарты ;ержания <Дн Минхимпрома СССР. Далее было изготовлено 14 тдартов ПО "Чиагурмарганец" промежуточного состава. Затем [тистический анализ результатов, приведенный в диссергаци», волил установить, что общая погрешность оценки содержаний в этих стандартах не превышает 0,5 %.

Оптимизация измерительной установки РГН-103 и подо'ор под-ящих конструктивных материалов позволили стоить порог обна-:ения до 0,05 Д1п . Такой низкий порог обнаружения лозэо.чя-ставигь и резать качественно новые экологические задочи, ример, копт;: ;чь марганцевых загрязнений окружающей среды да, воздушная пыль, контроль хвостов обогащения и злака).

В диссертации описан масатаб промышленного опробования и арения комплекса. В настоящее время в системе ПО "Чиагур-ганец" в промышленном режиме работ1юг:.5 яг. РРК—1Г"П0-", 3 шт. РСР-3, Г шт. Г"С-4-0Т "Гагара", 2 ят. БРА-б, I хг. А-1 и I пг. РРК-102, с производительностью 100-150 опр. э ну на прибор.

В работе описаны исгочпики геологической и экономической ег -явности и достигнутый к настоящему времен;; поптвегч'.дея-эк о комический эффект. Источниками эффективно-: гл язгкят;;: ена всех или части химанаяизоз пооб на ^РО 'стоимость '"'А 3,5 руб. дезгчле химанал»за). дате частичная зг:'?::". а разработанным комплексом 50 Т) пзпэолуаа тгтчтть

'эк скомический эффект 140 тыс.руб. в род.

В работе показано, что перспективы дальнейшего р-звигия расширения работ связаны с автоматизацией процесса подготовк анализа, переходом к многоканальной регистрации и другими ис киками.

Защищаемое научное положение

Разработанный комплекс геофизических метс-ов, вклсчалии рентгеноредиометрический'метод опробования марганцевых руд в коренном залегании, в порошковых пробах и в кете, магнитный селективный гамма-гамма-метод опробования стенок горных выра ток, эксплуатационных ссвамин и отбитой горной массы обеспеч вает определение содержаний марганца с меньшей погрешность!) при значительно большей производительности, чем традиционные тоды геологического опробования.

v

Заключение

В результате выполнения реботы создан и внедрен компяек геофизических"методов опробования руд ЧММ в естественном зал г ими (в эксплуатационных и разведочных скважинах и в горных выработках) в процессе добычи и обогащения (вагонетки, дробл ные и пороговые пробы). Получены следувщие основные резульг

1. Расчетная оценка связей между петрьфизическими парак рамк руд ЧММ , плокность, длина замедления, длина диффу: махрэсечениз захвата тепловых нейтронов и др.), показала, чп свстг.уст тесные'корреляционные связи между и содержанием марганца. Показано, что расчленение св^зи на 2 вегви с помощ; магнитных методов поззолязт обеспечить требуемую промышленно« точность определения содержаний марганца,

2. Установлено, что руды разного генезиса (псроксидные.

ные, окисленные) резко расчленяются по величине магни:1-риимчивости и остаточной намагниченности. Поэтому приме-мплекса этих методов существенно улучшает оценку качеет-нцевых руд.

3 результате исследований разрабогч комплекс методов

0 и магнитных методов, позволивший разработать прсмыс-гхнологиг опробования марганцевых руд на всех этапах

л и переработки - от лабораторных порошковых пооб до ационных скважин и опробования обругенной горной массы. Трозеденные исследования позволили оцет ь диапазон з влияния факторов переменного-состава, свойств руды w

1 измерений и затем на основ- оптимизации геометрии

\ (углов облучения, расстояний до облучаемой поверхнос-Jopa безжелезных констр. сционных материалов (стекло, ¡и, оргстекло) .ущестзенно улучшить чувствительность > порог обнаружения пчеэногч компонента в сериГ.шх для L'O и СГГО.

Отработана и внедрена современная мегрологическ^г схе-[ения измерений комплексом ?РЭ и СТ. О, i;orop . включает . борг^ды для каждого блок.. ЧММ, контрольно-калиброзоч-:йства, з. алоны-стандартные образцы состаза и *~обх )ди-|уктивную документацию, регламенгипусцую юозадемте

|«нь внедрения результатов работы характеризуется сле-озициямя:

13рчботона и утверждена советом HC«J BIÍMC Мине jo ZJ7P $ 39 от I ".02.82 г.) методика Р?ГС поропковых проб по

ии, обеспечив.шцая олредеяени содерг-сачрй марганца т>

_ . яхзивадснгной тичносги

0,5-о0 Ц при точноспухиуичосгогй аналига и незаьс>я-

ульгатов oí вариаций велестзснчого состава г.роб.

- Разработана и утверждена научно-методическим советом при ЗНИИГеоикфорнсистем Мингео СССР (решение от II.02.83 г.) меюдика опробования руд марганца в естественном залегании с погре_ностьв, не уступавшей погрешности бороздового опробования.

- Разработана и уверждена научно-методическим советом при ВНП'Гесинфорисистем (решение 26-й сессии от 18.II.35 г.) методика определения марганца в кернах. -

5, Государственная комиссия по запасам при СМ СССР разр' шила использовать разработанные методики при подсчете запасо: ЧММ (протокол ГКЗ СССР от 21.12.82 г. К 0М-Ю/1081). Подтвержденный зкоиокичес й эффект составил 140 тыс.руб. в год только за счет замены химического.анализа порошковых про

Основное содержание диссертации опубликовано в следующи работах.

-

Монография

Шукакмдзе Г .Г. Методическое руководство по ренггенорадиокег-рическому и гамма-гамма методам опробования марганца при акс плуагационкой разведке и добыче руд Чиагурского месторождени Груз.КНИГИ Тбилиси 1990 г. тираж 500 экз. 70 с.

Статьи к тезисы докладов:

1. Вукаккдзе Г.Г. Методика и результаты геофизического робэвангя марганцевых руд гамма-гамма методом на примере рул ков ГРК "Чиатурмарганец". Тезисы докладов на Всесовзной кон? ренцки нолодих ученых, посвященкой пятидесятилетию Кавказскс институте минерального сырья. Тбилиси, 1979 г.

2. Шукакгазе Г.Г., Капанадзе Г.Е. Рентгенорадиометричес к с*. £.яалкз марганцесых руд Чиатурского месторождения. Наб. I

ог. исследов. и обогащ. минер, сырья. Экспресс-информация М., 1982 г., вып.2, стр. 23-26. -

. Шукакидзе Г,Г., Папанадзе Г.Е., Гахария 1.Г., Симония азработха методики реатгенорадионегричесхого анаг.за лояльно к оудам и продуктам оборе ения Чиатурсхого маргечие-гсторождения. - ТИ сеиия Теология" ® 4 Груз.НИИНТИ, йси - 1982 г., стр. Т-7.

. Шукакидзе Г.Г, /совершенствование зондового устройства шов для реитгеноред :окетрического опробования яеряа гсря-'РХ-ЮЗ "ПОИСК". ИЛ Серия "Геолог?- -'И Груэ.ЧЯНТИ , сгр. 1-5.

Дукокндзе Г.Г. Взе чосзязь физических я ятерно-физичео-Г.сгз пород и руд Чиагурсц'эго месторождения с их веаест-ссстадом. "Наука - лооиззодегзу". Тези" ' докладов наутяо-ской конференции надетых ученых и специалистов р.Гбидгзи сгр. 29-30. -

Асанидзе Н.Э., Еукакядзе Г.Г. Исследование нагнигтах марганцевых руд и змецагщих лород Чиатурскогс местзроя-,СЗР). - Магнетизм горных пород Востока СССР, Хез.до^л. восточного семинара по палеомагнетизму г.Магадая ИСР 1984 г. 72-73 стр.

¡Еукакидзе Эондоеое устройство для проведения рент--¡окетрчческого анализа порошковых и дробленных проб. Теология" № ? Груз.НШлТИ г.Тбилиси 1985 г. стр. Т-4.

ж :: ; тп 28 -- бОМ*« VIЬ

г.--., '>. - .;. . Тг.гг.'. 1СГ о-.-аз I

» ;г -. .'¡Г.^Т**' . ~з . /К'« < Г*» ГГГССЛ