Содержание к диссертации
1. Состояние проблемы стабилизации качества руды и характеристика объекта исследований1.1. Сущность проблемы стабилизации качества руды
1.2. Общая характеристика минерально-сырьевой базы ОАО «ГМК»
Норильский никель», тенденции её изменения и возникающие последствия
1.3. Состояние изученности вопроса и практика стабилизации руд в подземных рудниках
1.4. Основные факторы, влияющие на уровень изменчивости качества руды при её добыче
Выводы по главе
2. Значимость фактора качества руд и оценка его природной и горно-технологической изменчивости
2.1. Исследование влияния качества руд на показатели обогащения
2.2. Изучение влияния изменчивости качества норильских руд на показатели обогащения
2.3. Исследование и количественная оценка природной изменчивости качества руд в месторождении «Норильск-1»
2.4. Оценка состояния изменчивости качества руды в существующей технологической схеме рудника «Заполярный»
2.5. Анализ влияния природной и технологической изменчивости качества руды на показатели результирующего рудопотока
Выводы по главе
3. Изучение способов стабилизации состава рудной массы как элементов рудничной системы
3.1. Способы стабилизации состава рудной массы и их систематизация
3.2. Методика планирования горных работ в режиме усреднения показателей качества руды
3.3. Организационные методы усреднения показателей качества в объёме добычи
3.3.1. Обеспечение среднего уровня содержания металла в руде путём регулирования объёмов добычи
3.3.2. Повышение стабильности состава добытой руды увеличением числа действующих очистных блоков
3.3.3. Усреднение разнокачественных руд путём выделения отдельных рудопотоков
3.4.1. Стабилизация состава руды при выполнении производственных процессов добычи руд
3.4.2. Рудоспуски и бункеры как средства стабилизации состава рудной массы
3.4.3 . Стабилизация состава руды в штабельных складах
3.4.4. Возможности применения в технологической схеме рудника специального смесительного оборудования
3.5. Укрупнённая оценка фуньсциональных возможностей основных способов стабилизации качества рудной массы в технологической: схеме рудника
Выводы по главе
4. Разработка и обоснование рудничной системы стабилизации качества бедных медно-никелевых руд на примере рудника «Заполярный»
4.1. Состав рудничной системы стабилизации качества руд
4.2. Выбор типа горно-технического смесителя и обоснование его конструктивных параметров и режима функционирования
4.3. Укрупнённая оценка экономической эффективности стабилизации состава вкрапленных медно-никелевых руд
Выводы по главе
Заклю чей не
Введение к работе
Актуальность работы. • В современных условиях одним из важнейшргх факторов, влияющих на технолого-экономические показатели гор]но-< металлургического производства является, наряду с вещественным составом ; рудо-минерального сырья, его стабильность. Колебания качества руды создают значительные трудности в переработке руды, )гхудшая такие технологические показатели обогащения как извлечение металлов, выход и качество концентратов. Это, в свою очередь, приводит к неполному использованию минерального сырья, увеличению затрат на металлургический передел и, как следствие, к снижению экономической эффективности всего горно-металлургического комплекса. Другое важное обстоятельство это — увеличение отходов и, соответственно, ухудшение экологической обстановки при переработке полезных ископаемых с относительно низким уровнем качества и с высокой его изменчивостью.
Дестабилизация вещественного состава добытых руд значительно обостряется при снижении среднего содержания полезных компонентов в добытой рудной массе.
Основной способ решения проблемы стабильности состава руд - технологический, выполняемый на стадии подготовки рудо-минерального сырья к обогащению и переработке. При этом далеко не всегда достаточно полно используется имеющийся потенциал подземных рудников, объективно обладающих значительными возможностями для снижения природной изменчивости показателей качества руды в пределах шахтного поля.
Особенно это касается снижения размаха колебаний в низкочастотной
(высокоамплитудной) части спектра, сглаживание которого при обогатительном производстве связано со значительными капитальными и эксплуатационными затратами. При этом возникает необходимость создания очень крупных усреднительных складов, которые должны обеспечивать снижение колебаний качества руд по всему их диапазону, что чрезмерно усложняет и удорожает перерабатывающее производство, поскольку требует применения принципиально разных технических средств и технологий усреднения в одной технологической схеме.
Для существенного и систематического снижения изменчивости показателей качества руды технологически и экономически более эффективно, если процесс стабилизации осуществляется в общей производственной системе: «рудник - транспорт руды - обогатительная фабрика». При этом достичь снижения колебания в низкочастотной части спектра изменчивости качества руды можно наиболее результативно непосредственно в руднике, а на обогатительной фабрике целесообразно снижать его высокочастотную составляющую. Конкретные технологии усреднения рудной массы и её параметры зависят от размаха и.
соответственно, частоты изменчивости качества, а также от среднего уровня содержания полезного компонента в разрабатываемом участке недр.
В диссертации условия и пути повышения стабильности вещественного состава медно-никелевых руд, добываемых подземным способом, изучались на примере месторождения «Норильск-1», промышленная эксплуатация которого ведётся с 1938 года. К настоящему времени здесь отработаны богатые запасы. Оставшиеся минерально-сырьевые ресурсы представлены вкрапленными медно-никелевыми рудами с относительно небольшим содержанием полезных компонентов, но среди которых кроме никеля и меди содержатся металлы платиновой группы и другие ценные продукты.
Актуальность совершенствования технологии добычи сравнительно бедных руд в режиме повышения стабильности их состава определяется тем, что в структуре запасов норильских месторождений основное количество металла (до 70%) находятся во вкрапленных рудах, доля которых по мере интенсивной выемки богатых руд неуклонно возрастает. В связи с многолетней практикой интенсивной первоочередной выемки наиболее богатой части запасов руд, к настоящему времени произошло общее значительное снижение качества запасов руд во всех норильских месторождениях, что требует срочного принятия кардинальных мер по их эксплуатации с созданием условий для более рациональной разработки.
Одним из перспективных методов решения этой проблемы является повышение стабильности вещественного состава относительно бедных медно-никелевых руд, путём создания в рудниках современной производственной системы, обеспечивающей снижение изменчивости качества их продукции.
Цель работы — обоснование, на основе установленных зависимостей, производственной системы стабилизации вещественного состава бедных медно-никелевых руд, способной существенно снизить изменчивость качества продукции подземного рудника, создав тем самым условия для повышения полноты извлечения запасов недр.
Идея диссертации заключается в том, что подземный рудник рассматривается не только как горнодобывающее звено в общем горнометаллургическом комплексе, но и как производство, способное в определённой мере эффективно снижать уровень изменчивости содержания полезных компонентов в рудопотоке.
Задачи исашдований:
• анализ состояния проблемы качества рудного сырья, а также обобщение данных практики и исследований в рассматриваемой области;
• установление влияния качества медно-никелевого рудного сырья и его изменчивости на показатели обогащения;
• изучение природной изменчивости качества руды в залежи и её влияния на формирование стабильного состава добытой рудной массы;
• оценка стабилизационной способности технологической схемы рудника;
• изучение явления сегрегации качества руд в технологической схеме рудника и разработка мер по её нейтрализации;
• укрупнённая технологическая оценка современных способов стабилизации состава полезных ископаемых в подземных рудниках и уточнение их классификации;
• разработка системы горно-технологических и организационно-технических мероприятий, способной обеспечить существенное повышение стабильности качественного состава рудной массы, направляемой на обогащение;
• технико-экономическая оценка предлагаемых решений по улучшению качества выдаваемой руды.
Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий обобщение результатов ранее выполненных научных работ, анализ зарубежного и отечественного опыта по управлению качеством полезных ископаемых при добыче; натурное опробование руды в залежах и рудопотоке с их геолого-минералогическими испытаниями и корреляционным анализом; производственные исследования по оценке стабилизационной способности технологической схемы рудника; аналитические исследования с использованием методов теории вероятностей и математической статистики, а также технико-экономический анализ результатов работы.
Основные научные положения диссертации и их новизна:
1. Снижение показателя изменчивости — среднеквадратичного отклонения
• содержания никеля в бедной медно-никелевой руде, поступающей на обогащение, с 0,1 до 0,01 сопровождается повышением извлечения никеля с 67,2 до 70,3% и увеличением выхода никелевого концентрата с 5,7 до 8,2%; соответственно доля прибыли за счёт никеля, извлекаемого из 1 т руды, возрастает на 18%.
2. Установлено, что рудное поле рудника «Заполярный» по уровню природной изменчивости качества медно-никелевых руд (ст =
0,04...0,35) относится к числу весьма сложных с позиции обеспечения стабильности вещественного состава добытой рудной массы, для достижения чего требуется применение наиболее глубоких технологий стабилизации её состава.
3. На примере действующего горнодобывающего предприятия определена естественная стабилизирующая способность подземного рудника, которая изменяется в зависимости от природных условий и технологической схемы горно-добычных работ в диапазоне от минусовых значений коэффициента усреднения (при проявлении гранулометрической сегрегации) до 1,5 и выше.
4. Создание рудничной системы стабилизации качества относительно бедных медно-никелевых руд, основные положения которой разработаны в диссертации, позволит в 2...3 раза поднять нынешние показатели стабильности состава рудной массы на выходе из рудника, существенно улучшить эффективность работы всего комплекса горнометаллургического производства и повысить полноту извлечения запасов недр.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются надёжностью и представительностью исходных данных, использованием апробированных методик исследования и высокой степенью корреляции полученных зависимостей (корреляционное отношение R^= 0,5.. .0,8).
Научное значение работы заключается в систематизации способов снижения изменчивости вещественного состава рудной массы при подземной добыче и в теоретическом обосновании рудничной системы стабилизации качества бедных руд.
Практическое значение работы состоит в совершенствовании технологии и организации горнодобывающего производства в направлении повышения его стабилизационной способности и в рекомендациях по их практическому применению в действующем руднике в соответствии с состоянием минерально-сырьевой базы.
Реализация основных результатов работы. Научные результаты и практические рекомендации переданы для использования при реализации программы дальнейшего развития рудника «Заполярный».
Результаты исследования используются в учебном процессе Московского государственного горного университета и Норильского индустриального института при изучении учебных дисциплин «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», «Горная квалиметрия» и «Управление качеством руд при добыче», а также в учебном проектировании.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях технического совета рудника «Заполярный» ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», на научно-технических конференциях «Неделя горняка» при МГГУ в 2007 и 2008 годах, на заседаниях кафедр РМПИ Норильского индустриального института и ТПР Московского государственного горного университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 статьи.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, 39 рисунков, 17 таблиц, списка литературы из 47 наименований, содержит 5 приложений с исходными данными исследования.
