Введение к работе
// /У
Актуальность проблемы. Промышленные запасы свинцовых и цинковых р>д быстро уменьшаются. Содержание металлов в товарных рудах, в связи с увеличением глубины работ, снижается, соответственно увеличивается себестоимость их производства. Это стимулирует выборочную отработку участков месторождений и увеличивает потери руд и металлов в недрах, особенно значительные при разработке месторождений со сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями. Например, в пустотах и оруденелых породах месторождений Садонского СЦК потеряно около 54 млн. тонн руды. Вовлечение в отработку запасов потерянных и бедных руд позволяет расширить сырьевую базу и увеличить срок существования горных предприятий. Однако, существ) ющие технологии добычи не позволяют рентабельно отрабатывать эти руды. В этих случаях при добыче урана, золота, меди и других металлов используют технологии подземного выщелачивания. Поэтому разработка научных основ подземного выщелачивания металлов из потерянных и забалансовых сульфидных полиметаллических руд является крупной актуальной проблемой.
Основные результаты работы получены в ходе выполнения: целевой научно-технической программы «Металл» Минвуза СССР (1982-84, 1986-90 гг.), программы МП-7 Минцветмета СССР, заказ-нарядов Министерства образования РФ «Повышение полноты извлечения металлов с попутной очисткой рудничных вод и промстоков горных предприятий» (1995-2000 гг.) и «Расширение сырьевой базы свинцово-цинковых месторождений Северного Кавказа за счет вовлечения в отработку потерянных и забалансовых руд геотехнологическими способами» (2001-2003 гг.).
Цель работы. Повышение эффективности разработки запасов бедных и потерянных сульфидных руд полиметаллических месторождений с увеличением выпуска металлов и сохранением окружающей среды.
Основная идея работы заключается в том, что эффективная доработка рудных месторождений может быть достигнута за счет использования технологий с выщелачиванием при оптимальном совмещении их с традиционными способами добычи.
Методы исследований. В работе применен комплексный метод исследо-вания, включающий критический анализ и обобщение ранее выполненных исследований, теоретические исследования с испЬлда@в{цдаіюі№ОД№кїі |химиче-
оэ y»5w*xjLJ4
vs.*
ских процессов, экспериментальные исследования с использованием меюдов математического планирования эксперимента и компьютерных статистических программ и опытно-промышленное внедрение.
Положения, выносимые на защиту: і. Фроніальный характер перемещения зоны активных окислительных процессов по столбу выщелачиваемой рудной массы при пленочно-капельном режиме движения растворов определяет предпочтительность этого режима по сравнению с режимом затопления при отработке потерянных и забалансовых сульфидных полиметаллических руд.
2.Многофакторные математические модели, описывающие влияние горнотехнических условий: содержания кислорода в рудничной атмосфере, температуры системы «руда-раствор», электродных потенциалов минералов, а также технологических параметров: состава и скорости подачи выщелачивающего раствора, содержания в нем пирита на показатели извлечения свинца и цинка из бедных и потерянных руд.
-
Основные положения совмещения повторной отработки месторождений выщелачиванием с традиционными способами добычи и методика проектирования рудников.
-
Методология обоснования целесообразности и расчета параметров и показателей технологии выщелачивания и комбинированных технологий для отработки бедных и потерянных руд.
Научная новизна и значимость:
-
Сформулирована концепция выщелачивания свинца и цинка из бедных и потерянных сульфидных полиметаллических руд на месте их залегания сернокислотными хлоридными растворами.
-
Определена степень влияния агентов рудничной атмосферы в пустотах месторождений на параметры окислительных процессов, протекающие на поверхности выщелачиваемых сульфидных минералов.
-
Выявлены закономерности влияния на процесс выщелачивания свинца и цинка из бедных и потерянных руд температуры системы «руда-раствор», скорости и состава выщелачивающих растворов, электродных потенциалов рудо-образующих минералов и содержания пирита.
-
Комбинированные технологии извлечения потерянных и бедных руд должны разрабатываться с учетом ряда горно-геологических и горнотехнических ус-
ловиїі, таких как соотношение содержания свинца и цинка в рудах, взаимное расположение участков, подлежащих отработке традиционными способдми, и др., а также требований обеспечения безопасности труда и снижения экологической напряженности.
5. Разработаны методики расчета и определения: технологических параметров выщелачивания сульфидных полиметаллических, месторождений, производительности и масштабов геотехнологического предприятия и эколого- экономической эффективности отработки бедных и потерянных руд. Практическое значение работы:
-
Разработанная методика обоснования параметров выщелачивания металлов из бедных и потерянных руд позволяет определить- и рассчитать основные параметры процесса добычи. ,
-
Регламентация соотношения солей и кислот в продукционном растворе в зависимости от соотношения свинца и цинка в руде позволяет определить оптимальный состав раствора без предварительных экспериментальных исследований. , г
-
Математические модели, описывающие взаимовлияние горно - технических условий и технологических параметров выщелачивания металлов, позволяют прогнозировать параметры извлечение металлов из руд.
-
Комбинирование технологий подземного выщелачивания с традиционными способами добычи руд обеспечивает повышение экономической эффективности отработки месторождений в 1.6 раза при радикальном сохранении окружающей среды.
-
Разработана технологическая схема подземного выщелачивания металлов из бедных и потерянных сульфидных руд.
-
Разработанная методика проектирования объектов добычи металлов выщелачиванием позволяет определить себестоимость металлов в зависимости от масштабов производства при заданных параметрах локализации оруденения.
-
Разработанная методика оценки эффективности технологий разработки позволяет определить целесообразность их применения на основе первичных данных о свойствах руд и массивов.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается хорошей сходимостью результатов теоретических расчетов с результатами моделирования и опытно-промышленных испытаний,
6 использованием современных методик и измерительной аппаратуры, а также
статистической обработкой результатов.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Результаты исследований были использованы:
-
Проектным институтом «Кавказцветметпроект» (Орджоникидзе, 1978) при составлении ТЭО целесообразности выщелачивания свинца и цинка из потерянных и некондиционных руд Архонского месторождения Садонского СЦК.
-
НИИ «Угощромедь» (Свердловск, 1980) при составлении программы опытно-промышленных испытаний подземного выщелачивания свинца и цинка на Фиагдонском руднике Садонского СЦК.
-
Институтами «ВНИКИЦМА» и «Кавказцветметпроект» (Орджоникидзе, 1982) при составлении проекта опытно-промышленного участка подземного выщелачивания свинца и цинка из потерянных и некондиционных руд на Фиагдонском руднике Садонского СЦК.
-
Разработанная методика расчета технологических параметров была использована при уточнении кадастров свинцово-цинковых месторождений СССР, выполненном СКГМИ позаданию МЦМ СССР (Орджоникидзе, 1985).
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на III Всесоюзной конференции по геотехноло-гическим методам добычи полезных ископаемых (г. Люберцы, 1983 г.), Всесоюзном совещании по проблеме «Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых» (г.Орджоникидзе, 1985 г.), на I, II, Щ Международных НТК «Экологические проблемы горных территорий» (г.Владикавказ, 1991,1995,1998 гг.), на Международной конференции (г. Краков, Польша, 1996 г.), на кафедре геотехнологии МГРИ, Садонском СЦК, Урупском ГОКе, Тырныаузском ВМК, институте «Унипромедь», на НТК МГРИ (г. Москва, 1980-1991 гг.), на НТК СКГМИ-СКГТУ (1979-2002 гг.). Основные положения диссертации изложены в 53 работах, в том числе 2 монографиях, 7 авторских свидетельствах и патенте на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, библиографического списка из 157 наименований и 9 приложений, изложена на 295 страницах, содержит 55 рисункой'и 72 таблицы.
