Введение к работе
Актуальность. Истощение запасов полезных ископаемых и уменьшение содержания полезных компонентов в них предопределяет резкое ухудшение экономической эффективности работы горнорудного предприятия.
Вхождение в систему мировой экономики предприятия "Эрдэнэт" требует непрерывного повышения его эффективности и качества выпускаемой продукции, обеспечивающие высокую конкурентоспособность на внешнем рынке. Основное внимание при этом должно уделяться процессам рудоподготовки и переработки рудного сырья по всей технологической цепи, начиная от разведки месторождения и до получения конечной продукции.
Сложность принятия решений по управлению многокомпонентной рудной массой обусловлена значительной изменчивостью геологических условий залегания рудного тела, распределением полезных компонентов в нем, а также стохастическим характером протекания процессов добычи руды.
В частности, для месторождения "Эрдэнэтийн-Овоо" перемежаемость различных сортов руд и пустых пород составляет до 3 м, диапазон изменения содержания меди обшей в руде 0,03-2,25%, молибдена - 0,016-0,031%.
Анализ показывает, что примерно 20% рудного сырья, поступающего на обогатительную фабрику, не соответствует в той или иной мере техническим условиям.
Усреднение руд как метод формирования однородных рудопотоков сыграло большую роль в повышении эффективности разработки месторождений. Однако практика работы и более глубокое изучение свойств рудной массы
позволяют сделать вывод, что усреднение руд как способ стабилизации качества не в полной мере обеспечивает эффективностьпроцессов рудоподготовки.
Управление рудной массой требует глубокого изучения месторождения, процессов рудоподготовки и переработки руд как единой комплексной, непрерывной, динамической системы.
Изложенное показывает необходимость разработки новых подходов к управлению рудной массой во всех ее трансформациях и в динамике.
Представляемая работа является непосредственным продолжением и развитием кандидатской диссертации автора, защищенной 12 лет назад на Ученом Совете Московского горного института.
Проведенные научно-исследовательские работы по тематике диссертации являются важнейшими и входили в следующие программы:
- основные направления экономического и социального
развития горно-геологической отрасли Монголии на период до
2000 года;
программа "Медь", 1991 год, программа "Золото", 1993-1994 г.г., программа "Серебро", 1989 год (Постановления Правительства Монголии);
Концепция развития совместного Монголо-Российского предприятия "Эрдэнэт" на период до 2004 года (Решение Совета совместного Монголо-Российского предприятия "Эрдэнэт" и постановление Правительства Монголии).
В соответствии с изложенным, актуальность исследований очевидна.
Целью диссертационной работы является максимальное использование минеральных ресурсов на базе разработки научных основ управления рудной массой по оценке извлечения металлов.
Идея работы заключается в выявлении закономерностей пространственного размещения информативных показателей, определяющих технологию обогащения, с учетом влияния изменчивости руд на полноту извлечения металлов в концентрат, причем управление рудной массой должно представлять непрерывную комплексную систему от разведки месторождения до оперативного управления рудопотоками.
Методы и объекты исследования. Для решения проблемы
принят комплексный метод исследований, включающий
системный подход, горно-геометрический анализ,
стереологический анализ, математическое моделирование,
теорию информации, теорию вероятностей и математическую
статистику, спектральный анализ, теорию случайных функций,
метод экспертных оценок, имитационное моделирование, теорию
агрегативных систем, методы направленного поиска оптимума,
технико-экономический анализ, экспериментальные
исследования.
При апробации эффективности разработанных методов, методик, моделей и системы управления были применены промышленные эксперименты и внедрение.
Объектами исследований служат крупнейшие месторождения цветных и благородных металлов Монголии.
Основные научные положения, защищаемые автором. 1. Геолого-технологическая оценка руд месторождения должна основываться на выявленных закономерностях
пространственного размещения информативных признаков, позволяющих оконтурить различные типы и сорта руд, повысить обоснованность планирования горных работ и достоверность прогнозирования технологических показателей обогащения.
-
Районирование месторождения должно базироваться на горно-геометрической модели сложности участков, которая с определенной точностью характеризует совокупное влияние всех информативных признаков, причем требуемая точность оценки сложности определяется на базе оптимизации параметров эксплуатационной разведочной сети.
-
Стабилизация показателей качества руд, подаваемых на обогатительный передел, должна основываться на соответствии состава руд технологии обогащения с учетом закономерностей пространственной изменчивости качества и амплитудно-частотных характеристик рудопотоков и определении направления наименьшей изменчивости показателей качества в эксплуатационных блоках.
4. Прогноз показателей работы рудника, извлечения
металлов и оценка стабильности технологических процессов
должны производиться с использованием методов имитации
забойных и общерудничных рудопотоков в динамике с учетом
комплексного влияния неравномерности размещения полезных
ископаемых и стохастического характера горных работ.
5. Эффективность управления извлечением полезных
ископаемых достигается на основе построения непрерывной
комплексной системы, включающей последовательные этапы
планирования на базе технологической оценки руд
месторождения и горно-геологической сложности его участков,
а также оперативного контроля и управления, которая
отличается определением оптимальных интервалов управления,
оценкой достижимой степени стабильности качества подаваемых
руд, формированием рудопотоков с оптимальным
соотношением типов и сортов руд, соответствующих технологии обогащения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендации, сформулированных в работе, подтверждаются:
- обобщением производственного опыта разведки и
разработки месторождений цветных металлов;
объективным выбором оптимальных экономико-математических моделей;
- сходимостью результатов выполненных исследований с
данными опытно-промышленных работ, апробацией
предложенных методик, а также положительным многолетним
опытом практического их использования на предприятиях
Монголии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1) впервые разработаны научные основы управления
рудной массой по оценке извлечения металлов на всех этапах
рудоподготовки и переработки сырья, построения комплексной
непрерывной динамической системы на базе геометризации
месторождения;
2) обосновано, что в основу создания системы управления
рудной массой должна быть положена оценка сквозного
извлечения металлов как на основных технологических
переделах, так и из отходов производства, что обеспечивает
эффективную охрану недр;
-
доказано, что полнота извлечения металлов в концентрат определяется степенью извлечения каждого минерала, содержащего данный металл, соответствием соотношения типов и сортов руд технологии обогащения и обеспечивается управлением рудной массой на основе горно-геометрической модели месторождения;
-
оптимизация параметров эксплуатационной разведочной сети обеспечивает допустимую погрешность оценки информативных. признаков, характеризующих горногеометрическую модель месторождения;
-
разработана геолого-технологическая классификация руд по информативным признакам и предложена методика районирования месторождения на базе горно-геометрической модели сложных участков;
-
выявлены закономерности:
- пространственного размещения типов и сортов руд;
- снижения содержания меди в руде с глубиной и от центра к периферии месторождения;
степени раскрытия медных сульфидов и прогноза извлечения меди от содержания готового класса крупности;
извлечения меди от содержания меди общей, меди окисленной, свободного кремнезема и количества тектонических нарушений;
извлечения меди от степени измельчения руд и вкрапленности медных минералов;
содержания меди и молибдена в хвостах от их колеблемости в подаваемой руде.
Перечисленные закономерности обосновывают разработку методов и задач управления рудной массой.
7) предложены структура, состав задач и разработана методика совершенствования управления горными работами, которая заключается в учете закономерностей природной изменчивости качества, амплитудно-частотных характеристик рудопотоков, определении оптимальных направлений отработки экскаваторных блоков, оперативном контроле рудопотоков для обеспечения полноты извлечения полезных ископаемых.
Научное значение диссертации заключается в разработке
научно обоснованных технологических решений по: выявлению
закономерностей их пространственного размещения типов и
сортов руд и их классификации, обеспечению соответствия
подаваемых на переработку руд технологии обогащения на
основе геометризации месторождения, определению
оптимальных направлений отработки эксплуатационных блоков, выбору метода имитации процессов формирования рудопотоков, обоснованию оптимального интервала принятия управляющих решений и контроля их реализации, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса горнорудной отрасли.
Практическая значимость работы заключается в разработке:
- методики прогноза технологических показателей руд;
геолого-технологической классификации руд по показателям обогатимости;
- методики районирования участков месторождения по
совокупности информативных признаков;
горно-геометрических моделей месторождения по информативным признакам и по извлечению металлов;
- методики определения оптимального направления
отработки блока по изменчивости показателей качества;
методики оценки параметров случайной и закономерной изменчивости показателей качества;
методики анализа формирования рудопотоков на базе имитационного моделирования;
обоснования критерия минимизации суммарной внутриблоковой и межблоковой дисперсии качества руд;
- определения контуров планируемых горных работ;
- системной модели управления рудной массой.
Внедрение результатов работы.
Результаты работы внедрены на горнообогатительных предприятиях Монголии:
1) методические рекомендации:
совершенствование действующей технологичесой схемы обогащения руд и реконструкция I-IV очередей СП "Эрдэнэт";
селективная добыча купритосодержащих руд в зоне Центрального разлома и изменение направления отработки запасов;
- ведение однородных добычных участков на основе
эксплуатационной геометризации месторождения "Эрдэнэтийн-
Овоо";
- стабилизация качества флюоритових руд.
2) технико-экономические обоснования:
- концепции развития совместного Монголо-Российского
предприятия "Эрдэнэт" на период до 2004 года;
получения меди из отвалов забалансовых руд месторождения "Эрдэнэтийн-Овоо" путем выщелачивания (метод SX-EW);
- целесообразности получения благородных металлов и
меди из хвостов медной флотации обогатительной фабрики
"Эрдэнэт";
разработки месторождения "Заамарын-Эх";
разработки месторождения "Улаан-Овоо" .
Внедрение результатов работы обеспечило получение экономического эффекта более 10 млн. долл. США, а ожидаемый экономический эффект на период развития горнодобывающей отрасли Монголии до 2004 г. составляет около 150 млн. долл. США.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических советах: СП "Эрдэнэт" (1983-1996 г.г.); Министерства энергетики, геологии и горнорудной промышленности Монголии (1982-1996 г.г.); научно-проектного горного института Монголии (1982-1995 г.г.); института Гипроцветмет (1993-1995 г.г.); на кафедрах высших учебных заведений: Монгольского горно-геологического института при политехническом государственном университете (1994-1995 г.г.); Московского государственного горного университета (1983-1995 г.г.); Московского государственного открытого университета (1982-1993 г.г.); Иркутского политехнического института (1983-1984 г.г.); на Международных симпозиумах АРСОМ: Западный Берлин, 1990 г.; Монреаль, 1993 г.; Любляна, 1994 г.; Блед (Словения), 1994 г.; на Всемирных горных конгрессах: Китай, 1990 г.; Болгария, 1994 г.; Киев, 1995 г; на Международной научно-практической конференции "Геология, методика поиска и разведки медных месторождений МНР" (Улан-Батор, 1985, 1989г.г.); на конференции
"Геомаркшейдер" (Москва, 1991 г.); на Монголо-Американской
научно-технической конференции (Денвер, 1995 г.) и других
научно-практических конференциях, симпозиумах
государственного и международного уровней.
По данному научному направлению под руководством автора защищено четыре кандидатских диссертации и по двум ведутся исследования.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 20 работ, в том числе 2 монографии. Под руководством автора выпущено 39 научно-исследовательских отчетов:
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, содержит 302 страницы машинописного текста, 33 таблицы и 52 рисунка.
