Содержание к диссертации
Введение
1. Технология и техника добычи золота в России .10
1.1. Минерально-сырьевая база золота в России 10
1.2. Добыча золота в России 19
1.3. Природно-экологические особенности освоения месторождений 30
1.4. Эколого-профессиональный стресс работников горно-добывающих отраслей при освоении ресурсов Севера 39
1.5. Анализ организации производства передовых золотодобывающих предприятий 52
Выводы , ...61
2. Особенности разработки золотоносных месторождений России ...63
2.1. Особенности добычи золота в России 63
2.2. Горно-геологические условия россыпных и техногенных месторождений золота 71
2.3. Технология разработки россыпных и техногенных месторождений.. 80
2.4. Организационно-производственные комплексы при разработке россыпных и техногенных месторождений 85
2.5.Технология, техника и организация работ по промывке песков 117
2.6.Направления повышения эффективности и конкурентности добычи
золота из россыпных и техногенных месторождений 122
Выводы 139
3. Опыт и перспективы организации производства по добыче и переработке россыпного золота 141
3.1. Современные технологии переработки рудного и россыпного сырья 141
3.2. Перспективы добычи золота из техногенных россыпей ... 151
3.3. Опыт организации промышленной добычи золота из техногенных россыпей 162
Выводы 168
4. Способы и средства повышения эффективности производства 170
4.1. Методика расчета поля постоянных магнитов При выборе оборудования для доводки шлихов , 170
4.2. Принципиальные схемы сепараторов на постоянных магнитах 185
4.3. Методика расчета основных элементов магнитных сепараторов ... 190
4.4. Экспериментальные исследования магнитных и магнитожид-костных сепараторов 195
4.5. Применение флотации при обогащении золотосодержащих продуктов 206
Выводы 224
5. Совершенствование технологии извлечения россыпного мелкого и тонкого золота 225
5.1. Технология и организация производства при извлечении свободного золота ...225
5.2. Организация производства для обогащения золотоносных песков техногенных месторождений сепарацией 245
5.3 Технологические схемы и оборудование для доводки золотосодер жащих концентратов 263
5.4. Экономическая оценка эффективности новых форм организации производства 287
Выводы 295
Заключение 297
Литература
- Природно-экологические особенности освоения месторождений
- Организационно-производственные комплексы при разработке россыпных и техногенных месторождений
- Перспективы добычи золота из техногенных россыпей
- Методика расчета основных элементов магнитных сепараторов
Введение к работе
Являясь гарантом экономической независимости, инвестиционной привлекательности и платежеспособности государства, а также благодаря своим уникальным свойствам золото всегда оставалось предметом высшего потребительского спроса. Его мировая добыча за последние десятки лет (1980-2000 гг.) выросла почти вдвое с 1250 т до 2300 т.
Как и в общей мировой экономике, в России добыча золота развивалась достаточно интенсивно, с 63,8 т в 1910 г. до 180 т в 1990 г. (в целом по республикам бывшего СССР было добыто 302 т/г). После некоторого спада добычи в 1992-1998 гг. до 100-115 т отмечается вновь рост до 127-130 т в год, что позволило существенно увеличить золотовалютные резервы страны до 28-30 млрд. долларов США.
Россия по разведанным запасам золота занимает третье место в мире после ЮАР и США, приближаясь к последним по масштабам добычи. Мировые запасы золота категорий А+В+Сі+Сг составляют около 76000 т, а обеспеченность ими добычи около 30 лет.
Основными регионами золотодобычи были и остаются Магаданская обл. (25-30%), Республика Саха (20-30%), Красноярский край (6-16%), Иркутская область (10-11%), Амурская область (9-11%), Чукотка (9-15%) и Хабаровский край (7-8%). Большинство из них находится в суровых климатических условиях, а золотоносные породы залегают в мерзлоте, температура которой от -1 до -7°С.
За всю историю золотодобычи в России было добыто более 12 тыс. т золота, из которых 90% находилось в россыпных месторождениях. И сегодня из россыпей получают до 60% валового золота (коренные рудные месторождения - 25%, техногенное и попутно извлекаемое золото - 15%). В противовес основным странам - лидерам добычи золота, которые рассматривают коренные месторождения, как главный приоритет в перспективе, интенсивно ведут разведку и поиск новых технологий разработки и переработки золотоносных пород, в России основными остаются россыпные месторождения, для освоения которых не требуется значительных инвестиций и строительства крупных рудников и обогатительных фабрик (около 5 млн. долл. США на 1 т золота в недрах при сроке окупаемости до 10 лет).
Ведущая роль россыпного золота в России, по мнению экспертов, сохранится еще не менее чем на два-три десятилетия, являясь весьма привлекательной для данного этапа становления экономики страны и последующего освоения рудного золота в труднодоступных регионах с суровыми климатическими условиями.
Снижение цен на золото в последние годы на мировых рынках с 14,34 долл. США за грамм в 1987 г. до 11,8 - в 1996, 9,32 - в 1997 г. ведет к снижению рентабельности добычи россыпного золота с 20-25% в 1990 г. до 5-8% в 1999 г., перевода части переоцененных запасов в категорию «неактивных», составляющих сегодня более 50% от разведанных ранее.
В этой связи все острее становятся вопросы рациональности организации производства и совершенствования технологии извлечения золота, обеспечивающие рентабельность разработки месторождений россыпного и коренного золота.
Работы в этом направлении активно ведут ученые самых различных направлений: геологи, горняки, обогатители и металлурги, среди которых следует назвать следующие имена: Н.А. Архипов, А.С. Астахов, Б.И. Беневольский, В.П. Березин, Е.И. Богданов, В.Т. Борисович, В А. Бочаров, В.Н. Брайко, С.Д. Викторов, В.И. Ганицкий, В.Г. Гольдман, С.А. Гончаров, М.М. Гурен, Г.П. Демидов, В.П. Дробаденко, М.Ф. Друкованный, В.И. Емельянов, Э.И.Ерофеев, В.М. Закалинский, В.В.Знаменский, Н.Н.Казаков,
Н.К. Колмогоров, Г.М. Крюков, Б.Н. Кутузов, В.А. Кудрявцев, С.С. Лйхтерман, В.Г. Лешков, Н.Н. Лукьянчиков, В.Н. Мосинец, Я.В. Моссаковский, В.П. Мязин, Л.Б. Некрасов, Б.А. Оловин, А.В. Павлов, Г.З. Перльштейн, А.А. Петросов, А.А. Пешков, СВ. Потемкин, Г.А. Порхаев, М.А. Ревазов, С.С. Резниченко, Н.М. Рябец, В.В.Рудаков, Л.И.Савченко, Х.М. Совмен, А.Б. Солоденко, Г.А. Сулин, В.И. Таракановский, В.А. Харченко, К.Л. Чистопольский, М.А. Шибаев, Н.А. Шило, СМ. Шорохов, М.А. Ястребинский, Б.А. Яцкевич и др.
Их трудами разработаны научные основы разведки, разработки и переработки золотоносных песков в сложнейших климатических и геотермических условиях Заполярья, созданы оригинальные системы круглогодичной добычи песков, уникальные технологии и техника их переработки.
Ухудшение сырьевой базы россыпей, снижение в 2-3 раза за последние 10 лет среднего содержания золота, повышенное содержание глинистых материалов (до 40% россыпей), снижает экономическую эффективность добычи. В этой связи повышение эффективности организации производства, увеличение объемов добычи золота из россыпей и сроков эффективной работы золотодобывающих структур является одной из наиболее важных народнохозяйственных задач. Решение поставленных вопросов возможно при условий использования в процессе золотодобычи новейших технологий и оборудования, и вовлечения в переработку на их основе текущих и отвальных хвостов золотодобычи, т.е. техногенных россыпей.
В России последними достижениями в области россыпной золотодобычи являются промприбор КОУ-1200 (Ромашка) и несколько вариантов промприборов на базе импортных и отечественных центробежных сепараторов. В первом случае используется исключительно шлюзовая технология обогащения песков, во втором - золото извлекается в поле центробежных сил. Для техногенного сырья "Ромашки" недостаточно эффективны, импортные концентраторы сложны, дороги и малопроизводительны. Решение проблемы требует сочетания названных процессов и аппаратов с традиционно применяемыми в гравитационном обогащении методами и оборудованием, т.е. с отсадкой и концентрацией на сотрясательных столах. Правильность данного вывода может быть подтверждена только представительными испытаниями развитой комбинированной технологии в условиях промышленной золотодобычи, для чего необходимо разработать промывочный прибор, обо гащение песков в котором осуществлялось бы стадиально с помощью всех перечисленных методов и аппаратов. ИспытаншГтакого прибора позволили бы достоверно оценить экономическую целесообразность повторной переработки золотых россыпей.
Шлюзовые концентраты (шлихи) доводятся на шлихообогатйтельных установках (ШОУ), но чаще это делается вручную непосредственно на месте золотодобычи. При этом широко используются методы доводки шлихов на ковриках, столах, вашгердах, лотках с ртутью и без нее, отдувка. Труднообо-гатимые промпродукты плавят или доводят амальгамацией. Все это трудоемкие, вредные и не всегда эффективные операции. Альтернативой этим методам в последние годы становится извлечение свободного золота с помощью магнитной (МС) и магнитожидкостной сепарации (МЖС).
Эта технология стала развиваться с появлением ферромагнитных коллоидов. Однако применение в магнитных и МЖ-сепараторах громоздких и дорогостоящих электромагнитов стало фактором, сдерживающим их широкое внедрение. Преодоление указанного недостатка возможно за счет применения постоянных магнитов из редкоземельных сплавов. Однако для этого необходимо выполнить комплекс теоретических и экспериментальных исследований, создать математические модели магнитных и силовых полей постоянных магнитов из РЗМ, модели динамики перемещения частиц в рабочих зонах магнитных и МЖ-сепараторов, разработать новые производительные методы расчета основных параметров сепараторов. На основе чего создать новые сепараторы на постоянных магнитах. Использование редкоземельных сплавов обеспечит этим аппаратам компактность, мобильность, большую удельную производительность и сравнительно невысокую стоимость. Сепараторы на базе РЗ-сплавов должны составить основу сепарационных комплексов для доводки золотосодержащих концентратов.
Таким образом, разработка новых организационных и технических решений по повышению эффективности переработки песков и концентратов техногенных россыпей является важной научной и народнохозяйственной проблемой, решению которой посвящена представленная работа.
Цель работы. Повышение технико-экономической эффективности извлечения золота из россыпей и техногенных месторождений на основе современной организации, технологии и техники. Задачи исследований: . анализ состояния и тенденций развития золотодобывающей промышленности; . оценка ресурсов месторождений россыпного и техногенного золота в
России, качественных показателей материала; • изучение условий разработки месторождений золота, передового опыта
организации производства и передовых технологий добычи; . разработка рациональных технологических схем добычи и переработки тонкого и мелкого золота;
. исследование физических процессов в системах и аппаратах промывки и
обогащения золота; . разработка методик выбора рациональных параметров систем извлечения тонкого и мелкого золота; . экспериментальные исследования и оценка эффективности организационно-технологических решений; . экономическая оценка и установление области применения новых технологий добычи и обогащения песков и эфелей. Идея работы заключается в создании новых организационно-технологических комплексов для добычи и переработки золотосодержащих песков и концентратов из россыпных и техногенных месторождений на базе специально разработанных и модернизированных современных обогатительных аппаратов.
Методы исследований. В работе использовались фундаментальные положения теории организации производства, применялись методы численного и аналитического решения, математического моделирования, методы системного анализа, физического моделирования и испытания на модельных, опытно-промышленных и серийно выпускаемых образцах обогатительной техники.
Научные защищаемые положения:
1. Увеличение объемов производства и рентабельности работы большинства предприятий, добывающих в сложных природных условиях россыпное золото из коренных, комплексных и техногенных месторождений, может I быть обеспечено внедрением новых, современных форм организации и технологии производства, позволяющих эффективно извлекать тонкое и мелкое золото при минимуме затрат и обеспечение нормальных социальных условий.
2. Основными направлениями развития организации производства предприятий по добыче россыпного золота являются: увеличение сезона до- I бычи, вплоть до круглогодичного периода, вахтовый метод освоения место- I рождений, комплексность компоновки и модульное исполнение основных J технологических элементов, модернизация добьїчньїх ШгатитеЖных установок на основе новых промывочных приборов ПГШОК-50-2 и сепарационных комплексов Шлих-1(2,3).
3. Исследование физических процессов в системах и аппаратах промывочных приборов и сепарационных комплексов позволяют, на основе разра- ботанных аналитических методик с использованием программного продукта, / осуществлять выбор рациональных параметров магнито-жидкостных сепара- ,, торов различных типов, гидросепараторов, виброгрохотов и сепарационных комплексов, обеспечивающих дополнительное (до 30%) извлечение мелкого
и тонкого золота трудноизвлекаемых фракций.
4. Экспериментальные лабораторные и промышленные исследования переработки эфелей россыпных техногенных месторождений подтверждают высокую организационно-тенологическую эффективность использования новых систем и средств добычи золота, созданных на основе промывочных
приборов (ПГШОК-50-2) и сепарационных комплексов Шлих-1(2,3). Они по- ч зволяют повысить на 20-30%(содержание добываемого металла, включить в . разработку ранее технически или экономически нерентабельные участки и месторождения, эффективно перерабатывать техногенные и комплексные ч месторождения в сложных природных условиях северных регионов России, х. Достоверность научных положений и результатов подтверждается I теоретическим анализом, аналитическим решением и лабораторной провер- кой эффективности предложенных разработок систем, аппаратов и сепараци- " онных процессов, согласованностью теоретических расчетов и эксперимен- Г тальных исследований; положительным результатом лабораторных и промышленных испытаний разработанных технологий и оборудования, а также организации производства добычи золота.
Научная новизна выполненной работы заключается: . в установлении основных факторов и тенденций развития эффективных . , форм организации производства добычи золота из россыпных и техно-генных месторождений; . разработке организационно-технологического механизма добычи и пе- / реработки золотосодержащих россыпей тонкого и мелкого золота в У сложных эколого-географических условиях; . создании методов аналитических расчетов и математических моделей, адекватно характеризующих протекание физических процессов в системах извлечения тонкого и мелкого золота эфелей; . установлении зависимости рациональных параметров технологических / аппаратов для добычи и переработки россыпного и техногенного золота от качественных показателей и физических свойств материала. Практическое значение работы состоит в том, что: . разработаны научно обоснованные формы организации производства . ,
при добыче техногенных месторождений золота; . разработаны новые технологии добычи и переработки золотоносных и
песков; . разработаны методики расчета и выбора рациональных параметров ап- 7
паратов для промывки и извлечения тонкого и мелкого золота; . созданы конструкции аппаратов и систем добычи и извлечения золота J для техногенных месторождений. Реализация работы. Промывочный прибор ПГШОК-50-2 испытан на техногенных россыпях золота реки Ингали Харгинского района и передан в эксплуатацию ГГП «Амурзолоторазведка». Прибор позволяет рентабельно перерабатывать пески с содержанием 100 мг/т. Производительность прибора по пескам до 50 м3/час.
Оборудование доводочных комплексов типа «Шлих» в различных вариантах эксплуатируется на 46 предприятиях золотодобычи в России. Четыре комплекса переданы зарубежным организациям ЮАР, Гондураса, Венесуэлы и Монголии. Эксплуатация доводочных аппаратов позволила предприятиям дополнительно получить десятки и сотни килограммов золота, улучшить ус ловия труда и экологическую обстановку в районах золотодобычи. Разработана и готовится к испытаниям технология извлечения металлов платиновой группы из гравиоконцентратов Норильской фабрики с помощью разработанных методов и оборудования.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:
- III Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСИС,
2001 г.)
- Международном конгрессе «300 лет Уральской металлургии» (Екатеринбург, 2001г.)
- Международном конгрессе обогатителей (Лондон, Великобритания, 2001 г.)
- НТК «Роль научной школы Леонова СБ. в развитии новых технологий переработки минерального сырья» (Иркутск, 2001 г.)
- Международной НТК «Основные направления развития обогащения сульфидных руд» (Норильск, 2000 г.)
- Республиканских НТК Северо-Кавказского государственного технологического университета (Владикавказ, 1998-2001 г.г.)
- секциях научно-технических советов научно-производственных предприятий и объединений «Росснедра», «Новые технологии», «ИТОМАК», «Золотые технологии», «Амурзолоторазведка», «Якутгеология», «Сибирское золото», «НПП Геос» и др.
- Международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МҐГУ, 2001 и
2002 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 25 статей, одна монография, получено три патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы из 109 наименований и 10 приложений, содержит 305 страниц машинописного текста, 46 таблиц, 73 рисунков. В приложении включены документы подтверждающие практическое использование и внедрение результатов раооты.
Природно-экологические особенности освоения месторождений
Около 70% месторождений золота в России расположено на территории Крайнего Севера и приравненных к нему по климатическим условиям.
К Крайнему Северу в европейской части России отнесены территории, расположенные в основном к северу от Полярного круга: большая часть районов Мурманской области, Ненецкий автономный округ, северная часть Республики Коми; в азиатской части России - Ямало-Ненецкий, Таймырский и Эвенкийский автономные округа; Туруханский и Северо-Енисейскйй районы с городами Игарка и Норильск, Саха Республика, Магаданская и Камчатская области, северные районы Хабаровского края и Сахалинской области. Острова Северного Ледовитого океана тоже относятся к Крайнему Северу. В районы Крайнего Севера включены: арктическая пустыня, тундра, лесотундра и северовосточные Лиственничные (субарктические) редколесья, а также часть тайги. К местностям, приравненным к районам Крайнего Севера, отнесены, в основном таежные территории с суровым климатом и удаленные от основных культурных центров страны (Сибирь, Дальний Восток).
Южная граница Севера совпадает примерно с южной границей распространения вечномерзлых грунтов. Вечномерзлые грунты содержат 60-90% подземных льдов в верхнем 20-30-метровом слое. Поэтому затемнение поверхности пылью, сдирание тонкого растительного слоя гусеничным транспортом, пожары и т.д. ведут к нарушению природного равновесия: протаива-нию грунтов, образованию термокарстовых озер или переливанию озер в; другие понижения, образованию термокарстово-эрозионных оврагов, растущих со скоростью 30-50 м в год, т.е. к формированию холмисто озерного рельефа, недоступного летом даже для гусеничного вездеходного транспорта. Промышленные очаги Севера (район Воркуты, многие районы севера Западной Сибири, Норильск, Билибино и др.) "окольцованы" таким антропогенным рельефом.
За счет продолжительного полярного дня суммарная радиация в высоких широтах в весенне-летний сезон больше, чем в низких. Однако из-за отражательной способности снегового покрова и облачности количество поглощенной радиации оказывается сравнительно малым.
Дополнительный расход тепла на нагревание поверхности, таяние снега и льда, испарение и сублимацию воды (льда) ведет к снижению температуры воздуха и длительности холодного периода (май, июнь).
Средние температуры января в Нарьян-Маре, Воркуте, Ухте - -17-ь-20С, июля - +12,2-И-15,7С, средние годовые температуры —Ч,4-н-6,3С. Число безморозных дней в 1,5-2 раза меньше, чем в относительно близких, но не входящих в зону Севера пунктах (Санкт-Петербург, Череповец, Вологда, Пермь и др.).
В Мурманске, Петрозаводске и Сыктывкаре более высокие средние температуры, но число безморозных дней также невелико. Заморозки здесь бывают в течение всего лета. Для европейской части Севера характерны резкие колебания температуры в течение суток, а для многих районов, в частности для Мурманской области, - сильные ветры.
Климат восточной части Севера более суров: средние годовые температуры -4 ч- -6,4С (Березово и Салехард), -10,7ч- -11,9С (Дудинка и Сеймчан). Средняя температура января составляет минус -24,4ч- -23,6С (Березово и Салехард), -29,6 и -39,5С (Игарка и Сеймчан). Самые низкие температуры доходят до -60С и ниже. Безморозных дней в Сеймчане всего лишь 55 в году. В Сургуте и Ханты-Мансийске среднегодовая температура -3,3ч- -11,4С, температура января -22 и -19,8С, соответственно. Наиболее суровы природные условия на севере Якутии.
От сезонных колебаний температуры воздуха зависят сроки замерзания и вскрытия рек, озер, морей, обмеление рек, глубина и продолжительность замерзания грунтов. Все это отражается на работе водного и автомобильного транспорта, действующего в условиях бездорожья, на всей хозяйственной жизни. Низкие температуры определяют выбор типов и конструкций промышленных и жилых сооружений, организацию горных разработок, дорожных и строительных работ, требуют дополнительного утепления промышленных и жилых зданий.
Ветер усиливает отрицательное действие низких температур и таких факторов, как осадки, метели, плохая видимость. При скорости ветра 10 м/с строительная техника, например башенные краны, используется с 50 %-ной нагрузкой, а при скорости более 12 м/с работы прекращаются. В Норильске из-за ветров краны простаивают за год примерно 45 дней (из них 35 дней зимой).
Территория зоны продолжительное время покрыта снегом. Однако его физико-механические свойства неодинаковы не только в разных районах, но и в пределах одного района. В западной и южной частях зоны снег отличается высокой влажностью.
Суровые климатические условия (низкие температуры, длительная зима и короткое лето) вызывают значительные трудности при строительстве и эксплуатации промышленных предприятий, транспорта, жилищ, требуют дополнительных трудовых затрат. Практика показывает, что для выполнения одного и того же объема работы (выемка 1 м3 грунта или добыча 1 т руды, заготовка 1 м леса, постройка 1 м здания, 1 км автомобильной, железной дороги, трубопровода и т.д.) на Севере необходимо затратить в 2-4 раза больше общественного труда, чем в других районах страны.
Продолжительные полярные ночи и сильные туманы в период действия низких температур и ветров ухудшают видимость объектов и пути, снижают технические скорости транспортной техники, производительность строительных, горных и дорожных работ, вызывают большие простои. Использование техники в период полярной ночи приводит к дополнительному расходу электроэнергии на оснащение рабочих мест и к снижению производительности труда обслуживающего персонала на 10-15 %.
Организационно-производственные комплексы при разработке россыпных и техногенных месторождений
Сосредоточение основных запасов коренного (55,6%) и россыпного (45,7%) золота в крупных месторождениях с запасами, соответственно, более 100 т и 5 т, но при обратном характере численности месторождений (76,7% -мелкие месторождения коренного золота с запасами до 25 т и 79,7% - мелкие месторождения россыпного золота с запасами до 0,5 т) ведет к тому, что основная часть добываемого золота приходится на мелкие месторождения. Коренное золото и россыпное добывается, в основном, из мелких (61% и 58%, соответственно) и средних по запасам (24% и 22,1 %, соответственно) месторождений, а для крупных месторождений не превышает 15-20%.
В то же время наиболее эффективно добычу ведут крупные и средние (74,8% добычи, 78 единиц, годовая добыча более 300 кг), в том числе крупные (45,9% добычи, 16 единиц, добыча более 1 т) предприятия, на долю же мелких приходится лишь 26% (данные Н.К. Колмогорова, 1999 г.). Основная масса предприятий - мелкие, добывающие менее 100 кг золота в год (389 единиц) и от 100 до 300 кг (99 единиц), что составляет 86,2% всех предприятий отрасли. Если в 1999 г. общее число предприятий составляло 566 единиц, то в 2001 г. их было 639 и рост произошел в основном за счет малых предприятий с численностью персонала до 100 человек. Общее же число таких предприятий в 2001 г. составило 584 единицы (91% от общего числа), а их добыча около 30% от общей. Также основную часть добычи, около 60-65% дают россыпные месторождения, а основную часть добытчиков (по Н.К. Колмогорову) - старательские артели (70%) «не отягощенные грузом социальных проблем, работающие вахтовым методом» [ 7 ]. Существовавшие до перестройки промышленности страны 12 крупных региональных производственных объединения были упразднены, часть оставшихся от них предприятий законсервирована или обанкротилась. Дражный флот со 164 единиц сократился до 135. Около десятка предприятий использует кучное выщелачивание золота с объемом перерабатываемых руд около 3 млн. т.
Таким образом, в структуре предприятий по добыче золота можно выделить:
. крупные холдинговые компании, созданные на основе бывших горнообогатительных комбинатов и новых образований (МНПО «Полиметалл», ОАО «Уралэлектромедь», ОАО «Сусуманзолото» и др.); . крупные золотодобывающие компании и фирмы, наследовавшие бывшие золотодобывающие предприятия или получившие лицензию на разработку новых месторождений (АО «Золото», АО АС «Северная», АО АС «Ангара», АО «САГМК», ОАО «Полюс», СП ЗАО «Омолонская золоторудная компания, ЗАО «Руда», ОАО «Бурятзолото» и др.); . средние золотодобывающие предприятия, осваивающие разведанные и разрабатываемые ранее месторождения с использованием преимущественно старой техники и технологий (ДДП ЦАГРЭ и ООО «Рутений» на острове Большевик, предприятия Магаданской обл., АО АС «Центральная» АО «Красноярскгеология» и др.); . мелкие золотодобывающие предприятия и артели, осваивающие по лицензиям участки месторождений по всей территории золотоносных провинций.
Одной из наиболее развитых организационных структур управления основными и вспомогательными элементами золотодобывающих холдингов является МНПО «Полиметалл» (рис. 1.9). Она имеет разветвленную сеть региональных добывающих предприятий (Уральского, Сибирского, Дальневосточного регионов) и секторы обеспечения всех видов вспомогательных работ, в том числе, геолого-разведочных, научно-исследовательских, проектных, строительных, материально-технического снабжения, изготовления изделий и их реализации и т.д.
Менее разветвленным холдингом, опирающимся в основном на золотодобывающие предприятия Магаданской области является ОАО «Сугуман-ский горнообогатительный комбинат «Сугуманзолото», ранее входивший в состав объединения «Северовостокзолото». Он включает в себя более десятка акционерных обществ, занимающихся непосредственно добычей золота («Берелех», «Берелёхский ГОК», «Чай-Урьязолото», «Бералахзолото», «Не-ксаканзолото», «Прогресс», «Арактур», «Аурум» и др.), а также ряд акционерных компаний, обеспечивающих основное производство (АО «Горные технологии», АО «Пансионат Магадан» и т.д.).
Подобного рода структуры являются весьма устойчивьімі и,даіаіо многоцелевыми, позволяют снизить затраты на управление производством, более ф ёТггивно использовать научные и технические достижения, являются инвестиционно привлекательными и высокорентабельными. Они, в определенной мере, повторяют и становятся похожими на бывшие ранее региональные объединения, но лишенные части их обязанностей (градообразование, социальные и бытовые обязательства и др.).
В то же время эти крупные холдинги вынуждены искать и осваивать крупные месторождения, что требует расширения сферы их влияния за пределы одного региона, а более половины балансовых запасов, особенно россыпного золота, осваивается только малыми предприятиями. Так, в Магаданской области из общего числа золотодобывающих предприятий (около 300) более 95% - это малые. Аналогичная ситуация в Республике Саха (около 90% - малые предприятия). В этих двух регионах работает более 50%) всех золотодобывающих предприятий (более 350 единиц), из которых лишь 13 - крупные.
Типичным примером передовой организаций производства на крупном золотодобывающем предприятии Севера России является ЗАО «Полюс» в Красноярском крае, обеспечивающее почти 85% всей добычи золота в крае, где работает еще 31 предприятие. Оно было создано на базе открытого в 1975 г. Олимпиаднинского месторождения рудного золота окисленных и первичных (сульфидных, упорных, мышьяковистых) руд с размещением золота внутри сульфидных минералов, залегающих в форме трех мелких сложной конфигурации и одного крупного рудного тела (85% всех запасов) цилиндрической формы с расширением на глубину. Среднее содержание золота на 1 т горной массы при добыче окисленных руд 270 мг, а проектный коэффициент вскрыши 13,7 м3/т.
Лицензия на разработку месторождения была получена в 1994 г. и в ноябре этого же года АО «Полюс» приступило к проектированию и строительству Олимпиаднинского ГОКа. Для ускорения процесса был выполнен анализ опыта освоения золоторудных месторождений в условиях Крайнего Севера [ 4 ] и внедрены передовые методы организации проектных и строительных работ, которые включали также следующие мероприятия: . создание собственного проектного отдела;
. создание собственного механического производства для изготовления нестандартного оборудования; . применение вахтового метода организации труда и непрерывной круглосуточной работы на всех объектах за счет собственных трудовых ресурсов; . организация дифференцированной оплаты труда по окончании года с Промежуточным авансированием и обеспечением бесплатным 4-х разовым питанием; . поддержание высокой трудовой дисциплины на всех этапах производства, экономии материальных ресурсов и средств.
Перспективы добычи золота из техногенных россыпей
Техногенные россыпи, образовавшиеся в процессе разработки основного полезного ископаемого, как золота, так и других минеральных образований, или при металлургическом переделе и обогащении сырья могут быть оценены по запасам и содержанию в них золота, представленного, как правило, мелкими и тонкими фракциями. Можно разделить эти техногенные образования на две группы: образовавшиеся в результате добычи золота; образовавшиеся в результате добычи, извлечения и использования золотосодержащих полезных ископаемых. В практике россыпной золотодобычи известны многочисленные примеры двух - трехкратной отработки (чаще дражной) одного и того же полигона, при которых фиксируется примерно одинаково извлекаемое содержание золота в перерабатываемой горной массе. Такие случаи нередко рассматриваются как доказательство проявления регенерации россыпей после отработки, хотя, как правило, нет точных данных о величине технологических потерь, а контуры полигонов в разные периоды совпадают не полностью вследствие прирезки бортов и вовлечения в отработку внутриконтурных целиков. Предположения о возможности относительно быстрой естественной регенерации отработанных россыпей высказываются и в научных публикациях, где рассматриваемому эффекту, называемому "возрождением россыпей", приписывается биогенная природа [51].
По действующим кондициям минимальное промышленное содержание золота в песках составляет 85-100 мг/м для гидравлической добычи и 45-85 мг/м3 - для дражной. При указанном выше уровне технологических потерь в первоначальном содержании золота в исходных песках (более 0,5 г/м ) можно ожидать, что в значительной части эфелей содержание его кондиционное.
Для определения содержания золота, форм его нахождения и степени извлечения гравитационными методами с участием автора были проведены специальные исследования, включая полевые работы непосредственно на месторождениях Октябрьского района Амурской области. При этом для обогащения золотоносных песков в процессе опробования техногенных россыпей использовались лабораторные и полупромышленные установки на базе импортных центробежных концентраторов "Knelson" с диаметром чаш 3 и 7,5 дюймов, соответственно. Доводка гравиоконцентратов с выделением чистого шлихового золота осуществлялась с использованием сепарационного комплекса "Шлих-2". Разработка, наладка и запуск в работу данной технологии осуществлена на прииске Октябрьский.
На первом этапе отбор проб производился из скважин глубиной до 3 м, пробуренных самоходной установкой со шнеком диаметром 400 мм. Скважины располагались по линиям, ориентированным на дражных отвалах поперек долины, а на отвалах гидравлик - по направлению стока хвостов и Перпендикулярно этому направлению. Пробы после оттайки дезинтегрировали, рассеивали на ситах с ячейкой 6 и 2 мм и обогащали с помощью лотка и концентратора. В последнем случае использовался следующий режим: расход ожижающей воды 12 л/мин, производительность -40 кг/г. Степень концентрации изменялась в пределах 150 - 900 раз. Извлечение золота в концентрат колебалось от 89 до 97 %. Содержание золота колебалось от 0,14 г/м в пробах с периферии отвалов до 17,66 г/м в пробах, отобранных в районе сброса шлюзовых хвостов. Было установлено, что суммарная доля весьма мелкого ( 0,25 мм) и тонкого ( 0,1 мм) в техногенном сырье варьирует в разных частях отвалов от 25 до 99 %.
Второй этап работ включал опробование техногенных отвалов с использованием мобильной обогатительной установки, смонтированной на автомобильном прицепе. Установка укомплектована неподвижным грохотом с ячейкой 20x20 мм, бункером емкостью 0,2 м3, шнековым питателем, барабанным грохотом с ячейкой 4x4 мм и концентратором "Knelson 7,5". Производительность установки регулируется в пределах 150-1200 кг/ч.
Исследованию подвергались отвалы россыпей Увальная, Мариетая, Сеннушки и ручья Седуновский. Пробы массой 0,2 - 2,5 т отбирались из бульдозерных траншей. При обработке проб имели место следующие показатели: степень концентрации 130-1700; содержание золота в концентратах 72-2126 г/т при извлечении от 87 до 94,3 %,содержание золота в хвостах 19-40 мг/т; содержание извлекаемого золота в исходном сырье составляло 0,05 - 2,05 г/т для отвалов гидравлик, 0,12 - 0,3 г/т - для дражных отвалов и 150 - 170 г/т для хвостов ШОУ.
При исследовании реальной гранулометрии и морфологии самородного золота техногенных россыпей особое внимание было уделено золоту в тонких классах, так в классе - 0,063 мм было обнаружено, что большая часть золота относится к категории "нормального" кластогенного золота и представлена свободными частицами. Наряду с ними встречаются глобулярные агрегаты диаметром 30-60 мкм, состоящие из множества трубчатых или удлиненных пластинчатых индивидов размерами 2-3 мкм. Некоторые из них несут признаки окатывания (рис 3.4. а, б), другие производят впечатление аутигенных. Природа такого глобулярного золота остается не выясненной. Из-за пористости и малого размера оно является наиболее трудноизвлекаемым.
Методика расчета основных элементов магнитных сепараторов
Основой разработки сепараторов является закон распределения сил, действующих на минеральные частицы в рабочей зоне аппарата. В сепараторах на постоянных магнитах действуют наряду с гравитационными магнитные силы. Результатом является притягивание минералов к полюсам магнита, в случае прямой сепарации, или отталкивание, в случае магнитожидкостной сепарации. В обоих случаях силовой режим, определяющий траекторию или поведение частиц, задается распределением магнитного поля в рабочей зоне сепаратора.
Статические магнитные поля описываются уравнением Пуассона или его частной формой - уравнением Лапласа. Решение уравнений Пуассона выполнить сложнее, чем уравнение Лапласа. Методы решения подразделяются на аналитические и численные. Аналитические методы основаны на математической теории поля с использованием векторной алгебры и дифференциального исчисления. Электромагнитные явления описываются уравнениями Максвелла в частных производных. Эти уравнения решаются или непосредственно, или методами преобразований. Имеются многочисленные литературные источники отечественных и зарубежных авторов по методам расчета магнитостатических полей [56-61, 97-109].
Одним из классических является метод зеркальных отображений, позволяющий найти решение некоторых задач когда границами поля являются плоские или цилиндрические поверхности [58]. Этим методом получают готовые решения, избегая непосредственного решения уравнений Лапласа или Пуассона. Идея метода предложена в трудах прошлого века Кельвином или Максвеллом. Достоинством данного метода является то, что все полученные результаты можно проверить по граничным условиям.
Во многих случаях при определении полей в областях с несколькими границами, а так же при заданном распределении потенциала или его градиента, решают уравнение Лапласа непосредственно методом разделения переменных. В решении ищется потенциальная функция, удовлетворяющая уравнению Лапласа и граничным условиям. Если непосредственное решение возможно, то потенциальную функцию можно представить в виде произведения двух членов, каждый из которых является функцией только одной координаты [60].
Имеются решения уравнения Пуассона для магнитных полей, с использованием понятия векторного магнитного потенциала. Для проводников с конечной магнитной проницаемостью, кроме проводников круглого сечения, аналитических решений нет. При бесконечно большой магнитной проницаемости проводников с токами получены решения в конечной форме для равностороннего треугольника и эллипса, а для прямоугольника - в виде бесконечного ряда. Метод отображений применим к задачам с плоскими границами, дающими конечное число отображений. Для плоских границ, дающих бесконечное число отображений, применимы методы Роговского или Рота, в которых решение находится в виде простого или двойного ряда Фурье [ 97, 98].
Важное место в расчетах магнитных полей занимают методы камфорных преобразований. Они позволяют учесть более сложные конфигурации границ, чем другие аналитические методы. Решения имеют относительно простой вид, дают возможность получить выражения для магнитной индукции и во многих случаях рассчитать картину поля.
Конформные преобразования дают возможность решить задачи, в которых границы поля являются эквипотенциальными или линиями потока, а так же задачи Дирихле при заданном распределении потенциала вдоль границы. Важное место занимают методы с отображением многоугольной границы в бесконечную прямую или в окружность, но при этом возникают трудности при выполнении интегрирования. Области применения методов преобразований ограничена для полностью криволинейных или многоугольных границ с величинами углов, в целое число раз кратным тс/2 [57,59].
Рассмотренные задачи называют краевыми задачами первого рода или задачами Дирихле. Задача, в которой граничные условия определяют нормальные или тангенциальные составляющие градиента потенциала, например напряженности магнитного поля, являются краевой задачей второго ряда или задачей Неймана. Краевая задача третьего рода является комбинацией задач первого и второго родов.
История развития теории электромагнитного поля тесно связана с развитием расчетных методов полей магнитных сепараторов. Первые публикации по расчету многополюсных систем магнитных сепараторов Появились в 1931-41 гг. [62]. В работах Л.Я. Сочнева описано экспоненциальное поле для бесконечной последовательности осей. Однако реальные формы полюсов не соответствуют теоретическим, а постоянные магниты не являются эквипотенциальными. Аналогичные решения на комплексной плоскости приведены в работе [63], где описан метод расчета многополюсных систем с постоянными магнитами, которые моделируются в виде эквипотенциальных электродов с чередующейся полярностью, расположенных на поверхности цилиндра. Задача решена методом камфорных преобразований с использованием эллиптических интегралов.
