Введение к работе
Актуальность проблемы. На протяжении длительного периода времени россыпные месторождения являются одним из основных источников получения золота, олова, титана, циркона, некоторых минералов кварцевой группы, янтаря; из россыпей добывается платина, вольфрам, ниобий, тантал, итрий, торий, уран, берилий и многие другие редкие и рассеянные элементы и минералы.
По количеству запасов и масштабам добычи россыпного золота Российская Федерация занимает одно из первых мест в мире.
Однако в последние годы из-за значительного ухудшения сырьевой базы резко снизились объемы добычи золота из россыпей. В этих условиях особое значение приобретают техногенные россыпные образования.
Техногенные россыпи золота, несмотря на некоторые отрицательные моменты, связанные с качеством сырья (содержание золота в 2-4 раза ниже, чем в природных месторождениях, преобладание мелкого золота и золота в сростках) имеют ряд существенных преимуществ (благоприятное территориальное расположение в отводах горных предприятий; нарушенные цементационные связи позволяют осуществлять их выемку и переработку со значительно меньшей энергоемкостью и минимальными затратами на подготовку; особенности залегания и строения обуславливают сплошность отработки месторождений указанных типов, что в свою очередь, дает возможность применения поточных методов разработки техногенных россыпей).
Анализируя изложенное, можно констатировать, что техногенные россыпные месторождения являются важным источником пополнения сырьевой базы россыпной золотодобычи действующих предприятий и старательских артелей.
Однако недостаточная изученность россыпей рассматриваемого типа, отсутствие методических положений по ускоренной оценке запасов и научно обоснованных эффективных технологий их разработки не позволяют обеспечить добычу золота из техногенных россыпей в необходимых масштабах. В этой связи создание научно-методических основ и рациональных технологий освоения техногенных россыпей является важной научной и народнохозяйственной проблемой.
Целью настоящей работы является создание научно-методических основ и эффективных технологий крупномасштабного освоения техногенных россыпей золота на основе глубокого изучения их геологических, технологических и эксплуатационных особенностей.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности добычи золота из техногенных россыпей достигается за счет комплексного подхода к их освоению, включающего создание научно-методических основ (системы классификаций, методики ускоренной оценки запасов, научных принципов их освоения) и эффективных поточных технологий выемки и переработки продуктивной золотосодержащей горной массы техногенных образований.
В процессе выполнения работы автором использован комплексный метод исследований, включающий анализ литературных источников и научные обобщения, геологическое и технологическое изучение объекта исследований, теоретические исследования процессов выемки и переработки продуктивной золотосодержащей горной массы, натурные и лабораторные эксперименты по определению технологических параметров, экономико-математическое моделирование с использованием ПЭВМ, классификации, опытно-промышленную проверку разработанных рекомендаций.
Защищаемые научные положения.
-
Концепция и научные принципы рационального освоения техногенных россыпей золота, основанные на учете геологических, технологических и эксплуатационных особенностей техногенных образований и системном комплексном подходе к ускоренной оценке запасов и их разработке поточными методами.
-
Система классификаций техногенных россыпей золота, в основу которой положен ряд характерных классификационных признаков природного, технологического, экономического характера и, в частности, генезис, морфология месторождений золота, ценность и готовность запасов к освоению, способы и технологии выемки и переработки продуктивной золотосодержащей горной массы.
-
Методика локальный экспертной оценки запасов техногенных россыпей золота по косвенным признакам, отличающаяся от известных большей достоверностью за счет учета ряда дополнительных природных факторов (глинистость, мерзлотность и т.д.).
-
Теоретическое обоснование возможности и эффективности выемки продуктивной золотосодержащей горной массы техногенных россыпей с нарушенными цементационными связями методом гидравлического всасывания в комплексе с эр-лифтным подъемом, обеспечивающим полноту отработки компонента с высокой удельной плотностью.
-
Теоретические и экспериментальные исследования процессов и параметров мультиклассификации при переработке продуктивной золотосодержащей горной массы и извлечения золота в концентрат при взаимодействии взвесенесущего гидравлического потока с неподвижной конической сеющей поверхностью и прямоточными концентраторами с поперечными разгрузочными отверстиями.
Научная новизна исследований заключается в том, что в диссертационной работе впервые в обобщенном виде на основе целостного подхода научно обосновываются теоретические и практические аспекты рационального освоения техногенных россыпей золота.
впервые крупномасштабно и всесторонне изучены и проанализированы проблемы освоения техногенных россыпных месторождений, выявлены их геологические, технологические и эксплуатационные особенности и предложены концепции и научные принципы их рационального освоения.
разработана система классификаций техногенных россыпей золота, в основу которой положены генетические признаки, геологическое строение, параметрические показатели, продуктивность россыпи, подготовленность запасов к освоению.
на основе изучения геологического строения элементов и комплексов техногенных россыпей золота разработаны методические основы локальной экспертной оценки запасов, отличающиеся от известных большей достоверностью за счет учета влияния глинистости, криогенного фактора и др.
теоретически обоснован процесс выемки продуктивной золотосодержащей горной массы техногенных россыпей методом гидравлического всасывания с применением эрлифтных комплексов; выявлены основные закономерности вертикального перемещения ценных компонентов высокой плотности в зависимости от параметров потока водовоздушной среды.
- впервые в практике переработки продуктивной золотосодержащей горной
массы техногенных россыпей предложен метод мультиклассификации, теоретически
и экспериментально определены его параметры при взоимодействии двухфазных
взвесенесущих потоков с конической сеющей поверхностью и прямоточными сужаю-
щимися желобами с поперечными отверстиями; выявлены основные закономерности процессов миграции и концентрации золота в гидравлических потоках в зависимости от фракционного состава горных пород, технологических и конструктивных параметров оборудования.
- предложены критерии и разработан метод оценки эффективности освоения
техногенных россыпей золота в условиях рыночной экономики.
Практическая ценность работы заключается в следующем;
разработанная методика локальной экспертной оценки запасов позволяет ускоренно с высокой степенью достоверности определять количественно-качественную характеристику запасов техногенных россыпей без проведения большого объема трудоемких и дорогостоящих геологоразведочных работ.
предложенная система классификаций техногенных россыпей золота позволяет осуществлять выбор рациональных способов и технологий разработки россыпей указанного типа.
выполнена широкомасштабная оценка запасов техногенных россыпей Дальневосточного региона.
разработаны рациональные технологии выемки продуктивной золотосодержащей горной массы техногенных россыпей методами всасывания и гидроразмыва пород. На основании теоретических исследований дифференциального уравнения трехфазного восходящего потока гидросмеси предложены методика и номограмма для выполнения инженерных расчетов эрлифтной установки графоаналитическим методом.
теоретически и экспериментально обоснована эффективная технология переработки продуктивной золотосодержащей горной массы с мультиклассификацией исходного материала на аппаратах с конической сеющей поверхностью и прямоточных сужающихся жалобах с поперечными отверстиями Определены рациональные технологические параметры взвесенесущего потока гидросмеси, обеспечивающие эффективность процесса миграции и концентрации золота.
- дана технико-экономическая оценка .предложенных вариантов технологий
разработки техногенных россыпей золота. Определена высокая эффективность их
освоения по сравнению с разработкой небогатых по запасам и удаленных природных
россыпей.
Достоверность научных положений и рекомендаций, сформулированных автором, обусловлена глубоким анализом особенностей техногенных россыпей золота, обоснованностью исходных предпосылок по их освоению, комплексностью и большим объемом аналитических и экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях, высокой сходимостью теоретических положений с результатами опытных работ, апробацией разработанных методик на конкретных техногенных россыпных месторождениях золота.
Реализация результатов работы . Основные рекомендации, разработанные автором диссертации, использованы в программе - методике, утвержденной акад. М.И. Агошковым по выполнению задания 02.01.НЗ Государственной программы "Дать оценку геологических, технологических и экономических факторов разработки техногенных месторождений" (Постановление ГКНТ СССР № 56 от 10.03.86).
Рекомендации по рациональным параметрам выемки и переработки горной массы с применением земснарядов в комплексе с коническим гидрогрохотом внедрена на карьере строительных материалов месторождения "Хабаровского" с экономическим эффектом 3200 млн руб.
Рекомендации по технологическим параметрам мультикпассификации продуктивной горной массы при дражной разработки россыпей переданы в АООТ "Прииск Соловьевский". Экономический эффект от внедрения рекомендаций составляет 1200 млн.руб. из расчета на одну драгу.
Апробация работы. Основные положения и отдельные ее разделы докладывались и получили одобрения: на 1У Всесоюзном совещании "Основные направления повышения технического управления производства при разработке россыпей", Магадан, 1978 г., Международном симпозиуме "Тектоника, энергетические и минеральные ресурсы Северо-Западной пацифики", Хабаровск, 1989 г., Всесоюзном совещании "Интенсификация гидромеханизированных работ и подводной добычи с применением погружных грунтонасосных комплексов", Москва, 1989 г., Республиканской научно-практической конференции "Разработка научных основ комплексного освоения месторождений с учетом изменения минерально-сырьевой базы действующих рудников", Алма-Ата, 1989 г., научно-практическом семинаре "Проблемы и перспективы развития горного дела на Северо-Востоке СССР", Якутск, 1990 г., X Международном совещании" Россыпи и месторождения кор выветривания - объект инвестиций на современном этапе", Москва, 1994 г., на технических советах АО "Приморзолото", 1996 г., ежегодных Ученых советах Института горного дела ДВО РАН (1989 -1995 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 56 печатных работы, из них 10 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, содержит 255 страниц текста, таблиц, рисунков и списка литературы из 159 наименований и приложения.
Автор выражает искреннюю благодарность за ценные научные консультации, советы и оказанную помощь профессорам, докторам техн. наук СВ. Потемкину, В.П. Небера, Г.В. Секисову, доктору техн. наук Ю.И. Болотину, доктору биол. наук Л.Т. Крупской, доц., канд. техн. наук В.Г. Бойко, A.M. Пуляевскому, канд.геолого-минер. наук Е.А. Шевелевой, B.C. Шаповалову, зав. лабораторией разработки россыпных месторождений ИГД ДВО РАН B.C. Литвинцеву, сотрудникам лаборатории разработки россыпных месторождений ИГД ДВО РАН Г.П. Пономарчуку, И.А. Яцыку и др.