Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка радиометрической сепарации ценных компонентов сурьмяных руд Восточного Забайкалья

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка радиометрической сепарации ценных компонентов сурьмяных руд Восточного Забайкалья"

На правах рукописи

/

Поляков Олег Анатольевич

РАЗРАБОТКА РАДИОМЕТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ СУРЬМЯНЫХ РУД ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

Специальность 25.00.13 -Обогащение полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 7 НОЯ 2014

Чита - 2014

005555708

005555708

Работа выполнена на кафедре «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья» в ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Мязин Виктор Петрович,

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор кафедры обогащения ФГБОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Терещенко Сергей Васильевич,

доктор технических наук, профессор, зав. каф «Физика горных процессов и геофизики», ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», Кольский филиал;

Тютюпин Ведеией Викторович,

кандидат технических наук, доцент кафедры «Обогащение полезных ископаемых и инженерной экологии», ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» Ведущая организация ОАО «Иркутский научно-

исследовательский институт благородных и редких металлов» (Иргиредмет)

Защита диссертации состоится «23»декабря 2014 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 при ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, конферец-зал.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научно-технической библиотеке: ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», официальный сайт: www.istu.edu и научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет», официальный сайт: www.zabgu.ru.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ИрГТУ; ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.02 В.М. Салову: e-mail: salov@istu.edu Автореферат разослан «10 » ноября 2014 г.

Ученый секретарь О

диссертационного совета

канд. техн. наук, профессор В.М. Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Новые вызовы экономики, целевые ориентиры, поставленные Правительством Российской Федерации на долгосрочную перспективу, требуют более интенсивного использования всех ресурсов и резервов, в том числе ресурсов сурьмы. В связи с созданием новых материалов и технологий, потребляющих сурьмяную продукцию, спрос на нее в последние годы значительно возрос. В то же время поставки сурьмы на мировой рынок резко сократились, что привело к повышению мировых цен на сурьмяную продукцию.

Эти обстоятельства свидетельствуют о том, что вовлечение в эксплуатацию такого крупного ресурсного потенциала, каким является Забайкальский край, весьма актуально и экономически выгодно для России. Сурьмяные руды Восточного Забайкалья представлены месторождениями как богатых и рядовых, так и крупных залежей бедных руд, однако их эффективное промышленное освоение сдерживает, во-первых, слабая изученность вещественного состава геолого-технологических типов, во-вторых, отсутствие эффективной ресурсосберегающей технологии рудоподготовки минерального сырья.

К числу прогрессивных, экологически чистых технологий, позволяющих организовать рентабельную переработку различных типов сурьмяных руд, относится рентгенорадиометрическая сепарация. Данная технология реализуется посредством промышленных сепараторов ООО «РАДОС», которые начинают активно внедряться на промышленных предприятиях в последние годы, в связи с освоением новых объектов, в том числе на предприятиях Забайкалья (на ОАО «ППГХО», ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат» и др.)

В XXI веке намечено дальнейшее расширение минерально-сырьевой базы сурьмы на основе использования новых технологий, которые направлены в первую очередь на снижение себестоимости переработки руд за счет совершенствования рудоподготовки - высоко затратного и энергоемкого технологического процесса. По укрупненной оценке на операции дробления и измельчения руды тратится до 50 % от общих капитальных вложений, а эксплуатационные расходы на обогащение руд достигают 70-80 % себестоимости. Исходя из вышеизложенного, исследования направленные на повышение эффективности управления процессом рудоподготовки минерального сырья являются актуальными.

Степень научиой разработанности вопроса. С середины прошлого столетия исследования в области переработки руд фокусировались на создании и внедрении новых наукоемких, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологических методов, причем основные усилия направлялись на наиболее затратный передел — рудоподготовку. Как показал патентный поиск, выполненный по официальным бюллетеням Комитета РФ (ВНИИПИ) за последние 15 лет, существенный прорыв связан с внедрением современных методов радиометрической сепарации.

Вопросами радиометрической рудоподготовки занимались выдающиеся российские ученые и инженеры - Г.Р. Гольбек, В. А. Мокроусов, JI.4. Пу-хальский, В.А. Лилеев, O.A. Архипов, В.В. Новиков, Б.С. Лагов, В.И. Ревнивцев, Л.П. Старчик, Е.П., Соложенкин П. М„ Леман, Б.С. Горобец,

A.П. Татарников, Б.Н. Кравец, А.И. Левитин, Э.Г. Литвинцев, E.H. Гулин,

B.В.Зверев, Е.Ф. Цыпин, A.A. Ежов, ТВ. Башлыкова, Г.А. Пахомова, Б.С. Логов, В.П. Мязин, C.B. Терещенко, Г.А. Денисов, В.В. Марчевская и другие. Изучению данной проблематики посвящены также работы коллективов научно-исследовательских институтов - ИПКОН РАН, Иргиредмета, ЦНИГРИ, АЛРОСА, НИИ России.

Однако вопрос радиометрической рудоподготовки на основе рентгено-радиометрической сепарации остается недостаточно изученным, отсутствуют соответствующие научные обобщения и выверенные технологические решения, поэтому внедрение данного метода для сурьмяных руд требует проведения дополнительных исследований, разработки высокоэффективных технологических схем.

Основная идея работы. При подготовке комплексного сырья минералы сурьмы направленно концентрируются в продуктивной фракции в голове технологического процесса обогащения руд, а золотосодержащие хвосты направляются на кучное выщелачивание, что предопределяется контрастностью руд — неравномерностью распределения основного ценного компонента между отдельными кусками в исходном питании и содержанием золота в руде.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке технологии концентрирования ценных компонентов из комплексных сурьмяных руд на основе комбинирования (сочетания) рентгенорадиометрической сепарации и кучного выщелачивания золота из отвальных хвостов, позволяющей обеспечить эффективное освоение многочисленных мелких месторождений Восточного Забайкалья.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ современного состояния минерально-сырьевой базы сурьмы в России и за рубежом;

2) выполнить оценку мирового уровня развития техники и технологий методов концентрирования ценных компонентов в голове технологического процесса;

3) провести комплексный анализ минералого-технологических особенностей вещественного состава сурьмяных руд месторождений Восточного Забайкалья и экспериментальные исследования для оценки возможности использования радиометрической сепарации крупнокускового сырья в сочетании с кучным выщелачиванием золота;

4) классифицировать сурьмяные руды Восточного Забайкалья по сортам с учетом содержания в них ценных компонентов;

5) научно обосновать и разработать комбинированную технологическую схему и поточную линию переработки комплексных сурьмяных руд на основе использования рентгенорадиометрической сепарации и выщелачивания

золота из хвостов в голове процесса для сезонной и круглогодичной работы в условиях Забайкалья;

6) выполнить сравнительную оценку технико- и эколого-экономических показателей базовых и реализуемых вариантов технологических решений по предварительному концентрированию ценных компонентов в голове технологического процесса.

Направления исследования соответствуют задачам промышленного освоения и дальнейшего изучения минерально-сырьевой базы сурьмы на территории Забайкальского края, изложенным в Федеральной целевой программе «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья на период до 2013 года», в Федеральном законе «О зонах территориального развития в РФ», в законе Забайкальского края «О стратегических направлениях развития Забайкальского края на период до 2025 года» и в программе «Социально-экономическое развитие Забайкальского края на период 2010-2014 годы».

Объект исследования — комплексные сурьмяные руды типовых месторождений Восточного Забайкалья: Нарин-Кундуйское и Солонеченское.

Предметом исследования являются технологические приемы и процессы радиометрической рудоподготовки и кучного выщелачивания.

Методы исследований и фактический материал. Обобщена и проанализирована информация о технологии обогащения руд в литературных, фондовых, патентных и интернет-источниках. При изучении вещественного состава руд применялись химические, физические и минералогические методы, спектральный, макро-, микроскопический и электронно-микроскопический анализы. Проведены лабораторные исследования и полупромышленные испытания. В обработке экспериментальных данных использовались методы математической статистики. Проведены маркетинговые исследования и технико-экономические расчеты.

Защищаемые положения:

1. Выбор оптимальной схемы предварительного концентрирования ценных компонентов предопределяется контрастностью и степенью статистического фазового раскрытия зерен минералов на основе графоаналитической трактовки, позволяющих прогнозировать качество концентрата и управлять рудоподготовкой сурьмяных руд.

2. Эффективность управления технологическим процессом радиометрической рудоподготовки достигается путем использования установленной зависимости между количеством сконцентрированного ценного компонента ф) и содержанием сурьмы в исходной руде (а): = етаП, где т, п значения коэффициентов, определяемые типом и контрастностью руд.

3. Методология построения эффективных технологических схем радиометрической рудоподготовки промышленных сортов сурьмяных золотосодержащих руд базируется на максимальном выделении сконцентрированного ценного компонента «в голове процесса» и последующего доизвлечения золота из хвостов промежуточных продуктов методом кучного выщелачива-

ния с окончательным эколого-экономическим обоснованием принятия решения.

Научпая новизна работы:

1. Усовершенствована методика математического моделирования процессов обогащения на основе графоаналитической трактовки разделения минералов радиометрической сепарацией, что позволяет прогнозировать изменение качества продуктивной фракции, степень и полноту извлечения сурьмы.

2. Экспериментально установлены: высокая эффективность концентрирования сурьмы из минерального сырья Нарин-Кундуйского и Солонечен-ского месторождений методом РРС, в том числе с получением штуфного кускового концентрата; закономерности изменения содержания сурьмы в продуктивной фракции, зависящие от количества ценного компонента в исходной руде и выбора рациональной технологической схемы рудоподготов-ки; возможность доизвлечения золота из хвостов рентгенорадиометрической сепарации кучным выщелачиванием

3. Выявлена аналитическая зависимость в виде обобщающей экспоненциально - степенной функции, характеризующей распределение сурьмы в продуктивной фракции ф) от содержания в исходной руде (а): — = ета ,

учитывая контрастность и технологические типы сурьмяных руд Восточного Забайкалья, что позволяет эффективно управлять процессами рудоподготовки.

4. Предложена классификация сурьмяного оруденения Восточного Забайкалья на три промышленных сорта руд: богатые антимонит - кварцевые (ffb =16-30 % и более), рядовые - прожилково-вкрапленные ф'5Ь= 4-15 %), бедные - прожилково-вкрапленные ([?ь =1,5-3 %) на основе оценки схем блокировки рудных тел и номограммы руд, а также методология построения технологических схем, позволяющие осуществлять выбор рационального варианта переработки минерального сырья.

Практическая значимость работы:

1. Разработана комбинированная инновационная технология обогащения комплексных сурьмяных руд, позволяющая повысить полноту использования сырья и вовлекать в эксплуатацию мелкие минерально-сырьевых объекты Восточно-Забайкальской сурьмяной провинции.

2. Рекомендуемая прогрессивная технология переработки руд Нарин-Кундуйского и Солонеченского месторождений делает возможным извлечение двух компонентов (сурьмы и золота) и, кроме того, уменьшает бортовое содержание сурьмы при подсчете запасов, снижает себестоимость обогащения руды за счет исключения на стадии рудоподготовки около 30-70 % вмещающей породы и минимизирует экологическую нагрузку предприятий на окружающую среду.

3. Разработана патентнозащищеная поточная линия для переработки комплексных сурьмяных руд, включающая сочетание радиометрической сепарации и кучного выщелачивания, которая имеет гибкую, оперативно перестраивающую технологию с целью концентрирования ценных компонентов различных промышленных сортов с получением дополнительно от 30 до

50 кг золота в год для сезонной и круглогодичной работы в условиях Забайкалья. Ожидаемый экономический эффект от реализации комбинированной технологии на рудах Солонеченского месторождения составит 2 535,1 млн руб.

Достоверность и обоснованность паучных положений, выводов и рекомендации. Геологические, технологические, аналитические и экспериментальные исследования выполнены в апробированных лабораториях с применением современных измерительных средств и компьютерных программ. Исследования базируются на значительном фактическом материале.

Результаты научных исследований имеют удовлетворительную сходимость (относительная погрешность не более 12 %), соответствуют действующим нормативно-техническим документам, подтверждены на представительных укрупненных лабораторно-технологических пробах и полупромышленными испытаниями.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований приняты для внедрения в производство ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат» (акт от 03.03.2012г.), ООО «Забайкальский ГОК» (акт от 10.02.2012 г.) и ООО «Востокгеология» (акт от 06.06.2012г.). Разработка технологического регламента совместная с ООО «РАДОС» для проектирования дробильно-соршровочной установки с РРС бедной сурьмяной руды Жипко-шинского месторождения (договор № 17/03-08Т от 17.03.2008 г.). Выданы мероприятия по подготовке пробной партии рядовой руды на ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат» для отработки технологического регламента на ОАО «Забайкальском ГОКе» (от 01.01.2010 г.). Результаты выполненной научной работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» специальности 130400.65 «Горное дело», направление специализации 25.00.13 «Обогащение полезных ископаемых» (акт от 04.09.2012 г.).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на совещаниях по вопросам освоения месторождений полезных ископаемых руд и развития промышленности; на Международном форуме приграничных районов России, Китая и Монголии (Чаньчунь, 2009 г.); на технических совещаниях в ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат», ОАО «Забайкальский ГОК», ООО «Востокгеология», (2009-2012 тт.) (протокол от 15.05.2012 г.); на заседании правительства Забайкальского края по разработке стратегических направлений развития региона на период до 2025 года (2010 г.), на координационном совете по реализации крупных инвестиционных проектов в Республике Бурятия и Забайкальском крае при полномочном представителе Президента РФ в Сибирском федеральном округе (Улан-Удэ, 2011 г.), а также на Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения» (Чита, ЗабГУ, 2012 г.) и на расширенном научно-техническом совете горного факультета; на кафедре «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья» (Чита, ЗабГУ, 2011-2012 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликована монография в соавторстве и 14 печатных работ, в том числе девять в изданиях, рекомендованных ВАК России (Чита, Москва). Получено два патента РФ на изобретения.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из (183 наименования, в т. ч. 14 фондовых материалов), 12 приложений. Текст диссертации изложен на страницах компьютерного набора, содержит 58 рисунков, 51 таблица.

Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю профессору, д-ру техн. наук В.П. Мазину; профессору, д-ру геол,-минерал. наук Ю.В. Павленко за поддержку и внимание при проведении исследований и написании диссертации, а также благодарность за помощь при подготовке диссертационной работы ведущим специалистам ООО «Восток-геология», ООО «Забайкальское научно-техническое геологическое общество», ОАО «Лабораторно-исследовательский центр по изучению минерального сырья», ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат», ОАО «Забайкальский ГОК», сотрудникам кафедры ОПИ и ВС ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»; с особой признательностью профессору, доктору технических наук Л.В. Шумиловой, за оказанную методическую помощь.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, ее актуальность, основная идея, научная новизна, практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе на базе информационных источников дана характеристика современного состояния сурьмяной промышленности в России и за рубежом, проведен анализ развития техники и технологии рудоподготовки на предприятиях горнодобывающего комплекса, дана сравнительная оценка существующих технологий обогащения комплексных сурьмяных руд. На основе априорного анализа сформулированы цель и задачи исследований. Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям процессов рудоподготовки комплексных сурьмяных руд к обогащению, контрастности руд, графоаналитической трактовке процесса разделения минералов методом рентгенорадиометрической сепарации. Третья глава посвящена комплексным исследованиям минералого-технологических особенностей вещественного состава сурьмяных руд Солонеченского и На-рин-Кундуйского месторождений, исследованию обогатимости руд с различным содержанием сурьмы в крупнокусковом виде и по кучному выщелачиванию золота из хвостов радиометрической сепарации. В четвертой главе дается обоснование и разработка инновационной ресурсосберегающей технологии (схемы и поточная линия) концентрирования ценных компонентов (сурьмы и золота) в процессе рудоподготовки, проводится классифицирование сурьмяных руд Восточного Забайкалья по сортам и рассматривается выбор рационального варианта переработки минерального сырья. В пятой главе проведена технико-экономическая оценка эффективности предлагаемых вариантов технологических схем, а также укрупненная эколого-

экономическая оценка воздействия на окружающую среду технологий извлечения золота из комплексных сурьмяных руд. В заключении представлены основные научные и практические результаты, а также предложенные и реализованные рекомендации в соответствии с поставленными задачами исследований.

1. Выбор оптимальной схемы предварительного концентрирования цепных компонентов предопределяется контрастностью и степенью статистического фазового раскрытия зерен минералов на основе графоаналитической трактовки, позволяющих прогнозировать качество концентрата II управлять рудоподготовкой сурьмяных руд.

Территорию Восточного Забайкалья следует рассматривать в качестве перспективной сурьмяной провинции России, которая расположена в освоенных горнорудных районах и образует три основных региональных зоны. На основе анализа информационной базы данных вещественного состава сурьмяных руд Восточного Забайкалья следует рассматривать сурьмяные оруденения как комплексные для извлечения не только сурьмы, но и для попутного извлечения золота с использованием новых технологий -радиометрической сепарации.

Неравномерность распределения полезного компонента в элементарных объемах горной массы - это контрастность руды, которая выражается средним относительным отклонением содержания полезного компонента в этих объемах и зависит от статистического фазового раскрытия зерен минералов, которые определяются по формулам:

где М— показатель контрастности; а — среднее содержание полезного компонента в выборке; (Г,- - содержание полезного компонента в /'-м элементарном объеме; у-, - доля ¡-го элементарного объема в выборке; п -количество элементарных объемов в выборке; а„ - средняя массовая доля минералов сурьмы в выборке, доли ед.; Ь — степень статистического фазового раскрытия, доли ед., %; ух ук - выход хвостов или концентрата при граничном содержании лм= а, доли ед.; в , уЗ - среднее содержание сурьмы в хвостах или концентрате, %; к0 - коэффициент обогащения концентрата, %.;СЛ. - содержание фазы

А в г'-.м фактическом элементарном объеме (куске); аА - среднее содержание фазы А в выборке, %; СА) - содержание фазы А в у'-л/ элементарном объеме

раскрытой руды (СД| = 1, СА; =0), доли ед.; у3 - массовая доля /-го элементарного объема раскрытой руды (/ = / или / = 2 в двухфазной системе), доли ед.

Между показателями Мм Ь существует различие, которое заключается в том, что в показателе М сумма отклонений содержания ценного компонента относится к среднему содержанию его в выборке, а в показателе Ь - к макси-

¿Iе'

се а

,(1)

мально возможной сумме отклонений содержания ценного минерала при полном его раскрытии. Кривые обогатимости «выход-содержание», представленные на рис. 1, построены как по теоретическим, так и по практическим значениям. Средние практические значения приняты по экспериментальным данным фракционного анализа геологоразведочных работ и данным, полученным при исследовании на обогатимость сурьмяных руд трех месторождений Восточного Забайкалья (Тыргетуй-Жипкошинской зоны и Дылбыркейского проявления (поля), Итака-Дарасунской зоны). Используя классические формулы для определения извлечения и выхода, определены теоретические средние значения показателей продуктов обогащения, полученных в процессе разделения минералов методом ренттенорадиометриче-ской сепарации. По известным методикам осуществлено сравнение теоретических и практических показателей концентрирования ценного компонента (рис. 1).

Из сопоставления теоретических и практических показателей на кривых обогатимости - /Зк; у- в; у- Ек; у- Еха следует, что численные значения планируемых практических показателей при внедрении ранее рекомендуемых технологических схем переработки сурьмяных руд, будут меньше максимально достигаемых

% 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0, £„, %

100

90 Ужа, % р - содержание в концентрате, 1

в - содержание 5Ь в хвостах. %; ек - извлечение БЬ в концентрат. % схв - извлечение ЭЬ в хвосты. %: 80 ук - выход концентрата. %:

- выход хвостов. %

70 в,%

Рисунок 1. Теоретические и практические показатели обогащения, полученные методом рентгенорадиометрической сепарации

На основании сравнительной оценки представленных показателей, можно сделать вывод, что снижение выхода концентрата обусловлено не достижением рациональных технологических режимов и надежной работы схемы цепи аппаратов, что объясняется изменением качества минерального сырья в пределах одного месторождения и отсутствием научно обоснованного выбора технологических схем рудоподготовки на основе методики математического моделирования процессов концентрирования ценного компонента, адаптированной к данному типу руд, в зависимости от содержания сурьмы.

Для оценки раскрытия рудных, нерудных зерен и сростков предлагается к использованию трехосная диаграмма (рис. 2), а для определения соотноше-

ния выхода сростков и содержания в них рудного минерала (антимонита) диаграмма, построенная по методике В.Н. Куделина и Ю.Г. Гершойга (рис. 3).

С целью выбора вариантов наилучшего раскрытия зерен минералов, нанесенные точки на диаграмме (рис. 2) следует перемещаться от т к линии тlit. Верхняя кривая III - более богатые руды, для их раскрытия и концентрирования ценного компонента следует использовать более простые технологические схемы. Нижняя кривая II диаграммы - бедные руды, указывает на необходимость использования более сложных технологических схем.

Обозначим количество рудных зерен п, нерудных зерен - г, а сростков -т. Рудные зерна п имеют содержание минерала (например, антимонита), равное единице. Нерудные зерна имеют содержание минерала, равное нулю. В сростках содержание минерала находится в пределах от 0 до 1, 0 < т <1. Разделение минеральной смеси в массопотоке на два продукта происходит по границе разделения а>0 (далее рудной фазы в сростках, п + со2- т2 - количество рудного минерала в концентрате; А - количество рудного минерала в исходном сырье).

На трехосной диаграмме (рис. 2) точка А имеет координаты nh пи, //. По трем осям в линейном масштабе откладываются выхода чистых зерен полезного минерала, сростков и чистых зерен отходов. Для того, чтобы эффективно сконцентрировать ценные компоненты сурьмяных руд, желательно иметь область, близкую к линии tn. Кривые I и 2 диаграммы позволяют сделать вывод о том, что руду 1 (выпуклая кривая) следует рассматривать как легкообо-гатимую разность, а руду 2 (вогнутая кривая) как труднообогатимую разность. Прямая линия на рис. 3 характеризует увеличение содержания прямо пропорционально выходу сростков.

п (рудные зерна)

Рисунок 2. Диаграммы раскрытия рудного минерала (антимо-

продуктов сурьмяных руд ни та) (¡1)

Основные показатели обогащения - содержание сурьмы в концентрате, извлечение сурьмы, содержание сурьмы в хвостах:

Алгоритм усовершенствованной методики математического моделирования процессов обогащения с целью эффективного управления рудоподго-товкой и получения гранулометрического и вещественного состава продуктов заданного качества включает следующие последовательные действия: 1) по данным фракционного анализа руд строятся графические зависимости: а) соотношения выхода сростков и содержания в них антимонита, позволяющие решить вопрос о количестве стадий дробления и грохочения в технологической схеме предварительного концентрирования; б) кривые обогатимости, позволяющие определить количество стадий радиометрической сепарации и максимально возможные показатели концентрирования ценных компонентов сурьмяных руд; 2) в зависимости от содержания сурьмы в исходной руде осуществлять эффективное управление процессами рудоподготовки (дробление, грохочение, РРС); 3) используя данные графоаналитической трактовки процесса разделения минералов сурьмяных руд, сделать прогноз качества концентрата и извлечения ценного компонента в зависимости от выхода продуктов обогащения; 4) в зависимости от уровня концентрирования ценных компонентов в голове технологического процесса, осуществлять направленную переработку сурьмяных руд.

Таким образом, автором усовершенствована и адаптирована к сурьмяному типу руд методика математического моделирования процессов обогащения, которая позволяет более эффективно управлять рудоподготовкой с целью концентрирования ценного компонента в голове технологического процесса с учетом особенности переработки сурьмяных руд.

2. Эффективность управления технологическим процессом радиометрической рудоподготовки достигается путем использования установленной зависимости между количеством сконцентрированного ценного

100 та11

компонента ([!) и содержанием сурьмы в исходном руде (а): — = е ,

где m, п значения коэффициентов, определяемые типом и контрастностью руд.

Цель проведения исследований - изучение вещественного состава руд, физических свойств, исследование сурьмяных руд Восточного Забайкалья на обогатимость при использовании радиометрического обогащения и возможности попутного извлечения золота из хвостов рентгенорадиометрической сепарации методом кучного выщелачивания. Исследовались лабораторные технологические пробы с нескольких участков: руда Солонеченского месторождения (ТПСМ) - 4 пробы; руда Нарин-Кундуйского месторождения (ТПНКМ) - 1 проба. Основная масса сурьмы сосредоточена в классах -75 + 40 мм, и - 40 + 20 мм, а в дробленом до - 5 мм материале - металл рас-

1-fO

m ш (l-у)

(2)

пространяется в меньшей степени. По пробам лабораторно-технологических исследований выход класса - 75 + 40 мм и - 40 + 20 мм составляет 79,83-87,61 %, соответственно, в пробах ТПСМ-1, ТПНКМ-1.

Породами, непосредственно вмещающими руду на Солонеченском месторождении, являются джаспероиды (вторичная серая до черной существенно кварцевая порода, сформировавшаяся по карбонатным породам, реже по алевролитам; в небольших количествах присутствуют карбонат, серицит, флюорит и барит.).

Текстура брекчиевая, массивная, часто пористая. Минералом-концентратором сурьмы является антимонит, содержание полезного компонента в котором составляет 95-98 %, а основными элементами-примесями -Au, Ag, Fe, As. Сопутствующие второстепенные рудные минералы - пирит, арсенопирит, марказит. Пирит развит неравномерно, содержание колеблется от знаков до 0,8 %. Минерал представлен несколькими генерациями. Содержание минералов в месторождениях: Солонеченском - золото самородное ед. зн. - 1,2 г/т, антимонит 0,2-18,1 %; Нарин-Кундуйского - золото самородное 1,19 г/т, ан тимонит - 5,9 %.

Электронно-микроскопическому анализу подвергались три образца руды Солонеченского месторождения (С - 1, 2, 3) и два образца руды Илимского рудопроявяения (карьер участка «Нарин-Кундуйская») - И - 1, 2. Следует отметить, что рентгено-флуоресцентным методом с использованием прибора S4 PIONEER в образцах С -2, ЗиИ-2 зафиксировано повышенное содержание родия - 1,9- 2,85 %.

Результаты ренгенодифрактометрического анализа (минерал антимонит) показаны на рис. 4. Электронно-микроскопические изображения образца С - 3 представлены на рис. 5. При изучении вещественного состава руд Солонеченского и Нарин-Кундуйского месторождений установлено, что данные руды могут перерабатываться по аналогичным технологиям, поэтому в дальнейшим исследование руд на обогатимость проводились на пробах, отобранных на Солонеченском месторождении.

Полуколичественно, %

47 28.4 24,6

Stibnite Ustarasite Zhoughuacerite

Sb2S3 Pb(Bi,Sb)6S10 Ba2CeF(C03)3

Рисунок 4. Результаты ренгенодифрактометрического анализа (минерал антимонит)

J

fc

j _

1 H 1 '

i 1 .i t

1

J 11

i V » » .1s

■ реем

жши

'VM.r■ m>|..f,i ; 111

Элемент Вес, % Сигма вес, % Атом., %

О 14,45 0,46 55,79

S 0,56 0,17 1,08

Sb 84,99 0,48 43,12

Сумма: 100,00 100,00

Элемент Вес, % Сигма вес, % Атом., %

О 4,15 0,51 18,33

S 16,09 0,55 35,42

Sb 79.76 0.71 46.25

Сумма: 100,00 100,0

Рисунок 5. Электронно-мпкроскопнческпе июбражешм образца С - 3

В экспериментальных исследованиях для покусковой сепарации применялся рентгенорадиометрический сепаратор марки СРФ4-ЗП-150. Технологические схемы испытаний предусматривали проведение РРС на следующих пробах с различным содержанием сурьмы: 1) пробы руды ТПСМ-1 с содержанием сурьмы 2,2 % для определения порога сепарации; 2) пробы руды ТПСМ-2 с содержанием: сурьмы 2,26 %, золота 1,0 г/т с одностадиальной сепарацией (рис. 6); 3) пробы руды ТПСМ-3 с содержанием: сурьмы 6,8 %, золота 1,2 г/т с двухстадиальной сепарацией (рис. 7); 4) пробы руды ТПСМ-4 с содержанием: сурьмы 18,1 %, золота 1,15 г/т с двухстадиальной сепарацией (рис. 8).

Экспериментальными исследованиями установлен порог разделения методом РРС - X = 0,3 % Sb. Чем выше порог РРС, тем богаче концентрат. Из руды с исходным содержанием Sb 2,2 % выделяются концентраты (в зависимости от порога) с содержанием Sb 7,71 %, с порогом 0,26 % и 11,13 % - с порогом 0,30 %.

По результатам пробирно-атомно-абсорбционного анализа содержание золота в хвостах РРС составило 0,7 г/т. Для определения форм нахождения золота в пробе проведен фазовый (рациональный) анализ. Тестирование по активному цианированию проводилось в бутылочном агитаторе. После 48 часов цианирования растворы доукреплялись до исходной концентрации 0,1 %. Извлечение золота из материала крупностью - 5 мм при 72 часовом цианировании составило 66,4 %. По результатам экспериментальных исследований установлено, что максимальное извлечение золота через 100 сут. достигает по фракциям крупности: - 40 мм - 52,1 %; - 20 мм - 70,3 %; - 10 мм -74,8 %; - 5 мм - 78,5 %. Учитывая большие энергетические затраты на дробление и измельчение в дальнейшем принимаем для кучного выщелачивания вариант при крупности руды - 20 мм.

Сурьмяная руда оГ"'= 1.0 г/т, а®= 2,26 %

Дройление

у, = 100 %

РРС

Сконцентрированная фракция

На переработку:

Хвосты сепарации

КВ

Рисунок 6. Сема экспериментальных исследований пробы руды ТПСМ-2 (бедная руда, технология I)

Дробление ГРОХОЧЕНИЕ

Сурьмяная руда с/" = 1,2 г/т, а5" = 6,8 %

-75 + 40 мм

-40 +20 мм

- 20 +15 мм

РРС

РРС

Хвосты сепарации

Сконцентрированная продуктивная фракция

РРС

КВ В отвал

(про наличии Аи) (при отсутствии Ап)

Штуфный концентрат КСУФ - 4

На переработку -гравитация, флотация

Рисунок 7. Схема экспериментальных исследований пробы руды ТПСМ-3 (рядовая руда, технология П)

Исходная руда *

Дробление

Руда сс4и= 1,15 г/т, аГ = 18.1 %

-2СН

Хвосты

PPC 2ст -иа KB

Сконцентрированная продуктивная фракция - гравитация, флотация

Рисунок 8. Схема экспериментальных исследований пробы руды ТПС'М-4 (богатая руда, технология III)

Результаты экспериментальных исследований технологии РРС представлены в табл. I.

Таблица 1. Результаты концентрирования сурьмы методом РРС проб руды Солонеченского мест орождения

Наименование пробы Наименование продуктов Выход, % Содержание сурьмы. % Извлечение сурьмы, %

ТПСМ-2(порог разделения X = 0,3 %БЬ) Объединенные показатели РРС

Концентрат 19,0 11,5 96,9

Хвосты 81.0 0.093 3,1

Исходный (без отсева РРС) 100,0 2,26 100,0

ТПСМ-3(порог разделения X = 0,3 % 5Ь) Объединенные показатели РРС

Концентрат 15,27 30,5 68,5

Промпродукг 43.73 4,53 29Д

Хвосты 41 0,3 2.4

Исходный (без отсева РРС) 100,0 6,8 100,0

ТПСМ-4(порог разделения X = 0,3 % ЭЬ) Объединенные показатели РРС

Концентрат 21,5 40,9 48,4

Промлродукт 42,1 21,52 50,05

Хвосты 36,4 0,77 1,55

Исходный (без отсева РРС) 100,0 18,1 100,0

На основе экспериментальных данных: лабораторных и, полученных в ходе полупромышленных испытаний, с использованием двойной логарифмической сетки и законов логарифмического распределения среднего содержания сурьмы при учете контрастности сурьмяных руд, получили обобщающую экспоненциально - степенную функцию, характеризующую распределение сурьмы в продуктивную фракцию от содержания в исходной руде

— = етаП (3)

Р

где (з - содержание сурьмы в продуктивной фракции, %; а,, - содержание сурьмы в исходной руде, %; т и п - значения коэффициентов, определяемые особенностями разновидности технологического типа сурьмяного орудене-ния.

Значения коэффициентов тип зависят от контрастности различных типов руд. Определение коэффициентов т и п осуществлялось графическим методом. Коэффициент п соответствует углу наклона прямой. Увеличение угла наклона соответствует увеличению содержания ценного компонента в продуктивной фракции

100

£г

0110

Т

| ; ! ! !

4, # Ц--1 1 1111 ........... N I ЕЕ* * "„*"• Н й

.................1.........|......!.... .1.

...........................Г" : :

1 } ----4-5— 11 111

у = 93,402е °-м7х Яг - 0,6945

10

Содержание сурьмы в руде, %

100

100

90

ъ 80

1 70

о. 60

и 50

<и з: 40 30

ш $ ^ 20 10

о 0

5

0 20 40

Содержание сурьмы в руде, %

Рисунок 9. Зависимость извлечения сурьмы в продуктивную фракцию от содержания сурьмы

При этом полнота перевода сурьмы в продуктивную фракцию подчиняется логарифмической или степенной зависимости. Значение коэффициента составляет 0,9 (рис. 9). Для антимонитовых золотосодержащих руд (образованных при наложении антимонитового оруденения на золотосодержащее), имеющих отдельные участки окисленных и сульфидных минералов, этот угол может составлять 18°.

Таким образом, разработанная на основе экспериментальных данных информационная система, позволяет выдавать рекомендации по управлению технологическим процессом с целью получения наилучших результатов концентрирования ценного компонента различных типов сурьмяных руд.

3. Методология построения эффективных технологических схем радиометрической рудоиодготовки промышленных сортов сурьмяных

золотосодержащих руд базируется на максимальном выделении сконцентрированного ценного компонента «в голове процесса» и последующего доизвлечения золота из хвостов промежуточных продуктов методом кучного выщелачивания с окончательным эколого-экономическим обоснованием принятия решения

Используя принцип методики построения номограмм для классификации крупнокусковых фракций полезных ископаемых по обогатимости В.А. Мокроусова, автор разработал номограмму классификации комплексных сурьмяных руд Восточного Забайкалья по ряду показателей: контрастности, степени статистического фазового раскрытия минералов сурьмы, обогатимости, сортам.

Рисунок 10. Схема цепи аппаратов поточной лннип для извлечения сурьмы и круглогодичного выщелачивания золота из комплексных сурьмяных руд

На основе номограммы, в зависимости от содержания сурьмы в исходном сырье (от 0 до 1), принятого по данным геологического опробования и экспериментальным данным, бортового содержания сурьмы в пробе, по которому установлено оконтуривание рудного тела, контрастности (от 0 до 2) и статистического фазового раскрытия (от 0 до 1), руды расклассифицированы по следующим признакам: по контрастности - неконтрастные, низкоконтрастные, контрастные, высококонтрастные, особоконтрастные; по обогати-мости - необогатимые, труднообогатимые, обогатимые, хорошообогатимые.

легкообогатимые; по промышленным сортам - богатые (первый), рядовые (второй), бедные (третий). Разделение комплексных сурьмяных руд Восточного Забайкалья на. на три промышленных сорта: богатые антимонит - кварцевые (ffh =16-30 % и более), рядовые - прожилково-вкрапленные

4-15 %), бедные - прожилково-вкрапленные (ff'h = 1,5-3 %) позволяет существенно повысить эффективность концентрирования ценного компонента и комплексность использования сырья за счет дифференцированной переработки по рациональной технологической схеме: бедные руды (рис. 6, технология I); рядовые руды (рис. 7, технология И); богатые руды (рис. 8, технология III). Разработаны поточные линии: для сезонной переработки сурьмяных золотосодержащих руд (Патент № 2493364 Российской Федерации, рис. 10), для извлечения сурьмы и круглогодичного кучного выщелачивания золота из хвостов РРС - поточная линия (Патент № 2493364 Российской Федерации).

Основные технико-экономические показатели при использовании комбинированной технологии на основе РРС и КВ при освоении месторождений Солонеченское и Нарин-Кундуйского составят: чистая прибыль 575,3 млн руб. и 18,8 млн руб., ЧДЦ - 1133,8 млн руб. и 20,4 млн руб., соответственно. Применение данной технологии позволит получать дополнительно от 30 до 50 кг золота в год. Совокупный экономический эффект реализации комбинированной технологии переработки комплексных сурьмяных руд Солонеченского месторождения за весь период эксплуатации при открытых горных работах (чистая прибыль и предотвращенный ущерб) составит 2535,1 млн руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований, решена актуальная научно -практическая задача повышения эффективности переработки минерального сырья, реализация которой позволит внести существенный вклад в обеспечение рационального освоения новой сурьмяной провинции России.

Основные научные и практические результаты выполненной работы:

1. На основе анализа современного состояния производства сурьмы в России и за рубежом сделан вывод, что территорию Восточного Забайкалья следует рассматривать в качестве перспективной сурьмяной провинции России, которая расположена в освоенных горнорудных районах и образует три основных региональных зоны.

2. Усовершенствована методика математического моделирования процессов обогащения на основе графоаналитической трактовки разделения минералов радиометрической сепарацией, что позволяет прогнозировать изменение качества продуктивной фракции и степень извлечения сурьмы.

3. Экспериментально установлены: высокая эффективность концентрирования сурьмы из минерального сырья Солонеченского месторождений методом РРС, в том числе с получением штуфного кускового концентрата; за-

кономерности изменения содержания сурьмы в продуктивной фракции, зависящие от количества ценного компонента в исходной руде и выбора рациональной технологической схемы рудоподготовки; возможность извлечения золота из хвостов рентгенорадиометрической сепарации кучным выщелачиванием.

4. Выявлена аналитическая зависимость в виде обобщающей экспоненциально - степенной функции, характеризующей распределение сурьмы в продуктивной фракции ф) от содержания в исходной руде (а): — = ета ,

учитывая контрастность и технологические типы сурьмяных руд Восточного Забайкалья, что позволяет эффективно управлять процессами рудоподготовки.

5. Предложена классификация сурьмяного оруденения Восточного Забайкалья на три промышленных сорта руд: богатые антимонит — кварцевые (ffb =16-30 % и более), рядовые — прожилково-вкрапленные (ffb = 4-15 %), бедные - прожилково-вкрапленные (ff1 =1,5-3 %) на основе оценки схем блокировки рудных тел и номограммы руд, а также методология построения технологических схем, позволяющие осуществлять выбор рационального варианта переработки минерального сырья.

6. Разработана патентнозащшценая поточная линия для переработки комплексных сурьмяных руд, включающая сочетание радиометрической сепарации и кучного выщелачивания, которая имеет гибкую, оперативно перестраивающую технологию с целью концентрирования ценных компонентов различных промышленных сортов с получением дополнительно от 30 до 50 кг золота в год для сезонной и круглогодичной работы в условиях Забайкалья.

7. Основные технико-экономические показатели внедрения комбинированной технологии при освоении месторождений Солонеченское и Нарин-Кундуйского составят: чистая прибыль 575,3 млн руб. и 18,8 млн руб., ЧДЦ -

1 133,8 млн руб. и 20,4 млн руб., соответственно. Совокупный экономический эффект (чистая прибыль и предотвращенный ущерб) от реализации комбинированной технологии на рудах Солонеченского месторождения за весь период эксплуатации при открытых горных работах составит

2 535,1 млн руб.

8. Результаты исследований приняты для внедрения в производство ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат» (акт от 03.03.2012 г.), ООО «Забайкальский ГОК» (акт от 10.02.2012 г.) и ООО «Востокгеология» (акт от 06.06.2012 г.). Совместно с ООО «РАДОС» разработан технологический регламент для проектирования дробильно-сортировочной установки с РРС для бедной сурьмяной руды Жипкошинского месторождения (технологический регламент, договор № 17/03-08Т от 17.03.2008 г.) ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат». Разработаны и выполнены мероприятия для пробной партии рядовой руды с целью подготовки технологического регламента на ОАО «Забайкальском ГОКе» (протокол от 01.01.2010.).

9. Результаты научной работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» при подготовке

горных инженеров специальности 130400.65 «Горное дело», специализация 25.00.13 «Обогащение полезных ископаемых» (акт от 04.09.2012.). Даны ре-комендашга по изучению возможности применения рентгенорадиометриче-ских сепараторов при обогащении мелкой (- 20 + 2-5 мм) рудной сурьмяной фракции для снижения капитальных и эксплуатационных затрат.

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Павленко Ю.В., Поляков O.A. Роль рудоподготовки при геолого-технологической оценке месторождений Восточно-Забайкальской сурьмяной провинции : монография. — Чита : Экспресс-издательство, 2012. - 151 с.

Публикации в ведущих иаучпых изданиях, в том числе из перечня Вак:

2. Павленко Ю.В, Поляков O.A. Влияние свойств джаспероидного фор-мационного типа антимонит-кварцевых руд на эффективность рудоподготовки // Вестник Чит. гос. ун-та. Чита. - 2012. — № 3. - С. 19-34.

3. Поляков O.A. Особенности рентгенорадиометрической сепарации кварц-антимонитовых руд Восточного Забайкалья при рудоподготовке // Вестник Чит. гос. ун-та. -Чита. - 2012. - № 2 (81). - С. 20-35.

4. Поляков O.A. Совершенствование процессов рудоподготовки основных типов сурьмяных месторождений Восточного Забайкалья. - М.: ГОРНАЯ КНИГА (Препринт), 2012. - С. 3-15.

5. Поляков O.A., Минин В.В, Лизункин М.В. Минерально-сырьевые ресурсы Забайкальского края. — М.: Горный журнал, 2011. № 3. С. 4-7.

6. Поляков O.A., Павленко Ю.В. Восточно-Забайкальская сурьмяная провинция // Вестник Чит. гос. ун-та. - Чита. - 2010. - № 9 (66). - С. 77-84.

7. Поляков O.A., Павленко Ю.В. Технологическая типизация основных типов сурьмяных месторождений Восточного Забайкалья. - М.: ГОРНАЯ КНИГА (Препринт), 2012. - С. 16-32.

8. Поляков O.A., Павленко. Ю.В. Влияние свойств жильных и пггоквер-ковых руд антимонит-кварцевого формационного типа на эффективность рудоподготовки // Вестник Чит. гос. ун-та.-Чита.-2011.-№ 5 (72). - С. 116-127.

9. Поляков O.A. Перспективы освоения сурьмяных руд Восточного Забайкалья с использованием методов радиометрической рудоподготовки и кучного выщелачивания ценного компонента из хвостов. - М.: ГОРНАЯ КНИГА, ГИАБ, 2014. - № 3. - С. 137-143.

10. Поляков O.A. Графоаналитическая трактовка процесса разделения минералов методом рентгенорадиометрической сепарации // Вестник Чит. гос. ун-та. - Чита. - 2013. - № 2 (93). - С. 38-48.

Патенты па изобретения

11. Пат. 123689 Российская Федерация, МПК В 03 В 7/00. Поточная линия переработки сурьмяных золотосодержащих руд / В.П. Мязин, O.A. Поляков, Б.М. Дашин, A.B. Мязин, М.Ю. Субботин; патентообладатели

ООО «Хара-Шибирьский сурьмяной комбинат», ФГБОУ ВПО «ЗабГУ». 2012125436/03; заявл. 19.06.2012; опубл. 10.01.2013, Бюл. № 1-2 е.: ил.

12. Пат. 2493364 Российская Федерация, МПК Е21В43/28. Поточная линия для круглогодичного кучного выщелачивания металлов руд / В.П. Мя-зин, Д.М. Шестернев, А.Г. Секисов, А.П Буянов, М.Ю. Субботин, В.Т. Ше-киладзе, O.A. Поляков, К.И. Карасев; патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЗабГУ». 2012105846/03; заявл. 17.02.2012; опубл. 20.09.2013.

Публикации в других изданиях:

13. Поляков O.A. Технологические особенности полезного ископаемого, непосредственно влияющих на переработку / O.A. Поляков, Ю.В. Павленко. -Чита : ООО «Экспресс-издательство», 2012. - С. 50-90.

14. Поляков O.A. Рудоподготовка: стадии, процессы. - Чита : ООО «Экспресс-издательство», 2012. - С. 92-134.

15. Поляков О.А Экономическая эффективность использования технологических схем. - Чита : ООО «Экспресс-издательство», 2012. - С. 136-147.

16. Поляков O.A. Роль ренттенорадиометрической сепарации при рудо-подготовке сурьмяных руд к обогащению / Кулагинские чтения : мат-лы XII Междунар. науч.-практ. конф. - Чита : ЗабГУ, 2012. - Ч. VI. - С. 44-52.

Подписано в печать 24.10.2014. Формат 60 х 90 / 16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Зак. 28с.

Лицензия ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83