автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.15, диссертация на тему:Геолого-экологическое обеспечение управления качеством руд при разработке рудных месторождений

ол

На правах рукописи

ЕРМОЛОВ Валерий Александрович . , _______________________________________ УДК 622„12.;.528.71(043.3)

ГЕОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ РУД ПРИ-РАЗРАБОТКЕ

РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05.15.15 — « Рудничная геология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени . доктора технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московском государственном горном упнсерситете.

Официальные оппоненты: докт.. техн. наук, проф. СТРЕЛЬЦОВ В. И.,

докт. техн. наук, проф. ЗОТЕЕВ В. Г., докт. техн. наук, проф. МЕДНИКОВ Н. Н.

• Ведущая организация — «ЦЕНТРОГИПРОРУДА».

Защита диссертации состоится « ^. » и^О^Т^^ 1998 г.

в № . час. на заседании диссертационного совета Д-053Л2.06 при Московском 'государственном горном университете по адресу: Н7935, ГСП, Москва, Ленинский' .проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. .

Автореферат разослан » ^Ф/Н^. 1996 г. .

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. БАКЛАШОВ И. В.

0БП1ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рациональное использование недр и тторьтшенче эффективности горного производства базируется чн комплексно« извлечении полезных компонентов, утилизации вторичных минеральных ресурсов, а также на применении гибких технологии и высокопроизводительного оборудования. Основой рационального природопользования являются малоотходные технологические процессы добычи и переработки минерального сырья.

Современный период развития горного производства характеризуется вовлечением в разработку месторождений со сложными горно-геологическими условиями и бедными труд »1 к:С>и- а ; нчыми р\ дамп, применением высокопронзводнтель-'гто ' арного оборудова и и я. что приводит не только к значн-с п.:,: -.¡у ра !\бож1!вап;:!о сырья и высоким потерям (до 25 — •'•"Л- ! !!счиыч И'чпонеитов на всех стадиях добычи, рудопод-:<"о ;].:'. !' обогащения, по п хлудшеишо экологическом обета :;!.г-:! районах деногвуюших предпршинП. В утих условиях :.омп.;очст>е и [сенно полезных хомпононтов, повышение качества добываемых рул, снижение потер!) при добыче и пе-перабог;е, а также направленная утнлпзацпя отходов позволяют не только увеличить сырьевой потенциал, но и умень-•тгптт. пптпотюгепттуга нагрузку на окружающую среду.

Управление качеством руд при использовании малоотходны^ технологии ^обычн и переработки минерального сырья является важной проблемой, решение которой обеспечит комплексное освоение недр и создание экологически чистого гор по-обогатительного производства. Актуальность ее для цвет-юн и черной металл) ргим определяется особенностями сырьевой Пазы, большим разнообразием и сложностью горно-гео-логнческих условии добычи, рудоподготовки п переработки :п)1: высоких требованиях к опенке геолого-экологических последствии горно-обогатительного производства и к качеству добываемых руд и концентратов, получаемых при переработке.

Геолого-экологические аспекты управления качеством при использовании малоотходных технологий представляют самостоятельную первоочередную проблему, что связано с веду-

щей ролью геологических факторов в ресурсосбережении, комплексном из-влечении полезных компонентов из руд и отходов, а также в предотвращении негативного влияния горно-обогатительного производства на окружающую среду.

Геолого-технологические вопросы обеспечения управления качеством добываемых руд нашли развитие в исследованиях М. И. Агошкова, Д. ;М. Бронникова, В. В. Ржевского, В. И. Ревнивцева, Е. И. Азбеля, П. П. Бастана, Д. И. Боровского, М. В. Васильева, А. М. 'Гальперина, Ф. Г. Грачева, В. М. Г.уд-кова, В. В. Ершова, В. Г. Зотеева, О. П. Иванова, В. Н. Изо-итко, Г. Г. Ломоносова, Н. Н. Медникова, В. Н. Попова, С. С. Резниченко, В. И. Стрельцова, В. С. Хохрякова и др.

При наличии эффективных решений то геолого-маркшейдерскому 'И геотехнологическому обеспечению управления качеством руд и технологиями рудоподготовки и обогащения уровень разработанности геолого-экологических аспектов остается достаточно низким. Отсутствует общая концепция экологизации геологического обеспечения комплексной системы управления качеством при использовании малоотходных технологий, не определены основные направления исследований, позволяющие создать теоретические и практические основы геоэкологического обеспечения на базе современных методов изучения вещественного состава руд и соответственно эффективных математических .методов обработки и графического представления геолого-минералогической информации.

Целью диссертационной работы является создание научных основ геолого-экологического обеспечения управления качеством руд при малоотходных технологиях разработки рудных ■месторождений для повышения полноты извлечения, комплексности использования полезных ископаемых и охраны окружающей среды.

Идея работы заключается в создании рациональной системы идентификации эколого-технологических свойств полезных ископаемых и отходов обогащения на основе построения геоиндикационной структуры месторождений и техногенных образований, характеризующей пространственно-качественную изменчивость генетически взаимосвязанных показателей вещественного состава минерального сырья.

Автором защищаются следующие научные положения:

1. Геолого-экологическое обеспечение управления качеством минерального сырья представляет собой систему эколого-техпологической диагностики и регламентации качества руд и отходов обогащения с установлением степени их экологич-ности по генетически взаимосвязанным показателям вещественного состава полезных ископаемых, оценки пространственной эколого-техноло'гической неоднородности месторождений

ii техногенных образований с использованием в качестве таксономических параметров геоиндикаторов экологичности и

контрастности, а также формирования эколого-технологиче-скпх ситуации трансформации качества но уровням рудопото-:<оп на основе тсгчплекса стратифицированных молелен состояния качества и функции управления.

2. Геоиндиканионная система месторождений определяется как множество прост ранет гешю- тпфферениировапных комно íiuiiiii моделей на основе взаимосвязи системообразующих ге-monno"4nt параметров, харакюрн.шоншх качество руд в со-•нвд1Л!!ни с изменением их сч.нчава, свонсгв, а также количе-ciDLuaux соотношений между ними и обеспечивающих экологическую устойчивость процессов рмдоподготовки и перера-finrv;. полез:"::: ископаемых. Cicucub зкологнчноети и контрастности руд обусловлена состоянием кристаллохимических модификаций и типоморфных ассоциации минералов в недрах, а также технологических комбинаций фракционно-минеральных агрегатов в продуктах обогащения.

3. Эколого-техпологическая классификация минерального сырья и картирование месторождений, а также техногенных образований на основе геоиндикаторов экологичности, комплексной контрастности, технологичности и их 'взаимосвязей

< Гкч-д ••üivaic! усгапов тение оптимальных соотношений эко.то-л ¡г", л.ллгг 'с. чп\ сорюи при добыче и обогащении, распо •".'¡¡••г ::е cutynrnf: мштраенкч'ги мя онеичи нелссообразпо-"' л; ллеолл; ; \ д .ли::; отовк:; и прогнозирование обогатимо •.! >•«, ль: с :>,ь:.le ¡синем ¡ли оптнма чьиыч ус.пишй переработ-1 л 'ллчлаелогл сырья. Эффок ¡пзколчь гсл.того-экологпческо-о л"с.жочення \upas» ¡синя качеством руд достигается созданье-.' л;\'пь'отерпо¡"¡ гехпотогин обработки геологической ин-флрмлц!ц[ с пенолл¡окапаем ¡национальной системы математических методов, дифференциацией их по уровням объектов и адаптируемостью к конкретным горно-геологическим усло-

4. Пространственно-качественная структура техногенных образований, описывается аддитивными моделями изменчивости показателей назначения и технологичности. Зональность обуповле'-'а ппогтрапствешто-г.рсмешшми ситуациями oipa-блл п приро лль"viee горождепнй, а также особенностями фор-v л i. ;¡ 11 j; техногенных .массивов. Случайные отклонения сол р л .-с. с í i iлак с геологическими, гак и техногенными факторами. Опеки рака вариантов и направления использования отходив определяется в соответствии с составом показателей назначения, технологичности, экологичности и сохраняемости сырья, а также закономерностями пространственной локализации фракционно-минеральных агрегатов техногенных образований.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

определены сущность и специфика геолого-экологического обеспечения управления качеством минерального сырья, разработана методика эколого-технологической диагностики и регламентации качества руд и отходов обогащения, .установлены параметры — геоиндикаторы эколагичности и контрастности руд, построены математические модели состояния качества и функций управления;

разработаны состав и структура геоиндикационной системы месторождений и техногенных образований, определены зависимости степени экологичности и контрастности руд от состояния кристаллохимических модификаций, типоморфных ассоциаций минералов и технологических комбинаций фрак цнонно-минеральных агрегатов в рудах и продуктах обогащения;

предложена эколого-технологическая классификация минерального сырья, разработана методика 'картирования месторождений и техногенных образований на основе геоиндикаторов экологичности, комплексной контрастности и технологичности;

установлена пространственно-качественная структура техногенных образований, определены методы оценки .возможных направлений использования отходов рудообогащения в соответствии с составом показателей назначения, технологичности, экологичности и сохраняемости сырья, а также закономерностями пространственной локализации фракционно-мине-рального состава сырья.

Методы исследований. В диссертации использованы следующие методы исследований, позволившие реализовать системный подход к рассмотрению проблемы:

методы теории множеств и теории матриц для описания качественных состояний объектов и процессов (месторождение, малоотходная технология, техногенное образование), процессов формирования рудопотоков и трансформации качества минерального сырья;

методы математической статистики .и теории вероятностей для статистического анализа стабильности качества руд, анализа показателей назначения, технологичности и экологичности горнопромышленных отходов, обоснования плотности сети малообъемного технологического опробования;

методы экспертных оценок, теории информации, тгории случайных функций, геометрии недр для оценки геоинднкато-ра контрастности горно-геологических объектов;

'методы кластерного анализа и распознавания образов, методы сплайн-интерполяции для районирования эколого-тех-нологических зон месторождений;

методы стохастического, детерминированного моделирования и теории случайных функций для оценки технологических показателей в недрах (месторождение и горнопромышленные отхоти) и прогнозирования качества руд в процессах рудо-подготовки;

методы оп!имп.зацпп и исследования операций для опера-iникого планирования качества руд;

чеюды математической .тогпкп д,тя информационного моделирования н оптимизации ci руктуры системы обработки данных;

они гно-п ромы in л синая прочерка результ атов исследова-

1' IИ I

Обснованность и достоверность научных положений, выводов а рекомендаций, сформулированных в работе, лолл-вержда-тел: рс.>\оы a i амн naiypiioro и анкетного обследования бо лее 60 подземных и открытых рудников; изучением на них качественных, пространственно-морфологических и инженерно-геологических факторов, процессов формирования качества и уровнен его стабильности; обобщением передового производственного опыта геолого-маркшейдерских служб предприятий; сходимостью результатов выполненных исследований с данными опытно-промышленных работ; апробацией предложенных методик, методических указаний и рекомендаций в •фооктшм. исследовательских и производственных организациях; 'эффективностью, достгнутоп при вис трении компыо-;ег;о \ ¡ехнодо: ш", решения комплексов задач па Норильском '■ii', Kuj.uspck.m п Утачшшско.м ГОКах, а также отдельных меюдо:: и vie голик па ряле горных предприятий.

Научнее значение диссертации состоит в разработке гео и!;дч' '.»i.iiouiioii системы месторождений и техногенных обра ,ов;>чир. позволяющей осуществлять эколого-технологическую диагностику и регламентацию качества руд и отходов обогащения тля обеспечения экологической устойчивости процее-; !-' рутопотготонки и переработки полешых ископаемых на основе "тентификашн! состояний кристаллохимических модификации и тнпоморфных ассоциаций минералов в недрах, а также технологических комбинаций фракционо-минеральиых агрегатов в рудах и продуктах обогащения.

Практическая ценность работы. Внедрение на горнорудных предприятиях рациональных сиеiем геолого-экологического обеспечения \ нрав гения качеством ¡пот, основанных на на фпбоганпых принципах, методах и рекомендациях, значительно повысит эффективность планирования и оперативного управления в режиме усреднения или селективной добычи руд, комплексность использования минеральных ресурсов, улучшит показатели их переработки за счет оперативного обеспечения каждой стадии принятия решений полной и досто-

верной геологической информацией о качестве, а также улуч шит экологическую обстановку в районах горно-обогатительных предприятий.

Результаты работы могут быть использованы проектными институтами, геологическими и маркшейдерскими службами промышленных объединений и предприятий различных 'горнодобывающих отраслей >при проектировании и реконструкции рудников, освоении техногенных месторождений, при создании комплексных систем управления качеством добываемых руд, в практике геолого-маркшейдерокого обеспечения рационального природопользования.

Внедрены следующие результаты работы: методические рекомендации по геолого-технологической оценке запасов минерального сырья на основе геоиндикаторов контрастности руд (приняты МНТК «Механобр» для проектирования систем рудоподготовки);

методическое руководство по эколого-технологическому ■картированию медно-никелевых руд Талнахокого и Октябрьского месторождений;

■методические материалы по обоснованию плотности сети малообъе'много технологического опробования и прогнозу обо-гатимости состава шихты апатит-магнетитовых руд Ковдор-ского месторождения;

методы и методики районирования и 'прогнозирования геотехнологических показателей '(в техническом проекте разработки Ковдорского техногенного месторождения);

пакет прикладных программ создания базы данных и оценки запасов руд (в техническом задании и технорабочем 'Проекте «Математическая модель Ковдорского месторождения»).

Результаты исследований используются в учебном процессе в Московском государственном горном университете при чтении курса «Горнопромышленная геология», частично отражены. в учебных пособиях автора и в учебнике ¡В. В. Ершова «Горнопромышленная теология», глава 19 «Прикладные задачи геологического обеспечения управления качеством полезных ископаемых 'при добыче».

Апробация работы. Материалы настоящей работы докладывались на 25 Всесоюзных и Международных научно-технических конференциях, симпозиумах, совещаниях, научных семинарах, в том числе на Всесоюзной конференции «Подземный рудник будущего ¡прн механизированной разработке рудных месторождений» (Москва, 1979 г.); Всесоюзной конференции «Научные основы создания комплексно-механизированных и автоматизированных карьеров и подводной добычи полезных ископаемых» (Москва, 1980 г.); Международных симпозиумах по применению ЭВМ и математических методов в горных отраслях промышленности (Москва, 1980 г.; США, Пенсильвания, 1986 г.); Всесоюзных конференциях аю рудоподготовке

(Черноголовка, 1983 г., 1985 г., 1988 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании «Научно-технические проблемы повышения эффективности работ по совершенствованию маркшейдерской службы на горных предприятиях страны- (Свердловск, 1984 г.); Всесоюзной конференции «Применение математических методов и ЭВМ в геологии» (Новочеркасск, 1983 г.); Всесоюзной -конференции «Перспективы развития технологии подземной разработки рудных месторождений» (Москва, 1985 г.); Всесоюзной конференции «Разработка и применение систем автоматизированного проектирования и АСУ горного производства» (Алма-Ата, 1987 г.); Всесоюзной конференции «Технология и техника открытых торных разработок при извлечении полезных ископаемых» (Москва, 1988 г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Теория и практика проектирования,, строительства и эксплуатации подземных рудников» (Москва,. 1990 г.); Международном симпозиуме «Разработка и освоение месторождений алмазов» (Якутия, 1991 г.); в Московском научно-техническом геологическом обществе на «Первых Ершовских чтениях <по проблемам горнопромышленной геологии» (Москва, 1990 г.); на Второй научно-технической конференции «Экологические про блемы горного производства, переработка и размещение отходов» (Москва, 1995 г.); на симпозиуме «Современное горное дело: образование, паука, промышленность» (Москва, 1996 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано -16 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы из 214 наименований, содержит 276 страниц машинописного текста, 89 рисунков и 55 таблиц.

Автор глуооко чтит память о с воем учителе — профессоре В. В. Ершове,,,под научным руководством которого проведена часть исследований, выражает искреннюю признательность нрофесорам В. А. Букрпнскому, А. М. Гальперину и В. II. Попову за цепные консультации и внимание к работе. Автор благодарит кандидатов технических наук Г. П. Бедрину, А. С. Дремуху, ведущего инженера-программиста В. П. Зервандо-ву за помощь при проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сущность и особенности геолого-экологического обеспечения управления качеством руд

Экологизация (учет природоохранных требований) геологического обеспечения управления качеством руд в процессах малоотходных технологий рассмотрена в двух направлениях: нормативном и управленческом.

Принципиально новым подходом в экологической регламентации является введение в сферу нормирования в качестве объекта изучения непосредственно месторождения, т. е. полезные ископаемые необходимо рассматривать с позиций последующего влияния вещественного состава, трансформированного в результате технологической переработки руд, на окружающую среду. Поэтому экосистему месторождения еле дует изучать с позиций системного ^подхода с учетом как геологических факторов, так и технологических параметров, что позволяет определить новую область геоэкологических исследований— диагностику и регламентацию эколого-технологи-ческих свойств минерального сырья при добыче, рудоподго-товке, переработке и утилизации отходов обогащения.

Под экологичностью руд следует попилить совокупность взаимосвязанных природных свойств (геошгдикаторов), характеризующих качество минерального сырья и определяющих степень его относительной опасности, которая проявляется при переработке руд'по конкретной технологии путем негативного воздействия на окружающую среду.

Использование понятия «геоиндикатор» становится ¡ведущим при определении специфики геоэкологического обеспечения горно-обогатительного производства, которая характеризуется .необходимостью вколого-технологтеской диагностики качества руд и последующего его геоэкологического нормирования на основе комплексных параметров — геоиндикаторов. При этом геоиндикаторы должны учитывать целевую направленность регламентации качества минерального сырья, так как на их основе необходимо формировать как перспективные, так и текущие геоэкологические нормативы качества руд.

Сущность геолого-экологического обеспечения управления качеством руд состоит в определении совокупности свойств минерального сырья (первичного и вторичного) и их генетических взаимосвязей (обоснование геоиндикаторов), позволяющих установить необходимые уровни качества, технологичности и экологичности руд, а также в поддержании их в заданных соотношениях и допустимых пределах отклонений в процессе добычи и рудоподготовки на основе оценки и распознавания эколого-технологических ситуаций отработки месторождения с учетом масштаба рассматриваемых горно-геологических объектов.

Следовательно, целью геолого-экологического обеспечения управления качеством минерального сырья является поддержание отклонений фактических уровней качественных и эко-лого-технологических показателей добываемой руды от базовых уровней с заданной вероятностью в допустимых пределах в любой произвольный момент времени /к. Математически это соответствует следующим критериям: для показателей .качества

Р {|С$>(/, У) - СхаК Ьх\\ - 1, 2, ..., лл} = «л; (1)

для показателей технологичности

(/, •/) - В,, | < = 1, 2, ..., Я,} = а,х; (2) для показателей экологичности

Е {(/, У) - Еп |< Л, |у - 1, 2 , ..., пу) =■ ау, (3)

где С!,7;.ь ВШ>), Е^у) — фактические уровни показателен качества, технологичности (извлечения, содержания и выхода концентрата, контрастности руд), геоиндикаторов экологичности досыпаемой руды; / — контролируемая стадия малоотходной технологии (добыча, рудоподготовка, обогащение); / — контролируемый уровень горно-геологических или техногенных объектов; С>.£, Яр,о, Еуь— базовые уровни показателей качества, технологичности, экологичности; а, р., у — вид показателей качества, технологичности, экологичности руды; т — интервал дискретности контролируемых параметров; ах, а у — надежность управления по показателям качества вида к, технологичности вида ¡ч, экологичности вида у\ Ь\, Ьр., Ьу— допустимые пределы отклонений различных видов показателей качества, технологичности и экологичности руд.

Моделирование системы геолого-экологического обеспечения управления качеством руд. Указанная цель геолого-эколо-гнческого обеспечения управления качеством руд реализована с помощью конструирования математических моделей оценки озаимосзлзаниоП качественной п геоиндпкацнопнои структуры горно-геологнчеекпх объектов и р_\ ди-потоков и распознавания э кол о го-тех пол отческих ситуаций (нормальная, критическая) отработки месторождения.

С позиций геолого-экологичеокого обеспечения управления качсстгом руд моделирование геотехнической системы концептуально связано с представлением системы, в виде .множеств

5=(5ГП, Згг, Ят, 5МТ, и, 7*\. (4)

где 5"', 5"'. 5'. —множество геолого-промышленных, горно-геологичсских и техногенных объектов различного уровня, а также стадий малоотходных технологий; II — множество допустимых связей между указанными элементами системы (структура модели); Т — множество рассматриваемых моментов времени.

Выделение на заданных временных интервалах требуемой комбинации горно-геологических объектов и соответственно их качественных свойств обусловливает переменность состава, структуры п типа -моделей, используемых для отображения эколого-технологических ситуаций геологического обеспечения управления малоотходными технологиями.

Специфика геологического обеспечения малоотходных технологий связана с необходимостью моделирования простран-

ственнои структуры месторождения с учетом всех уровней объектов различного типа на основе параметров, характеризующих эффективность технологических процессов переработки руд. Указанные параметры, как правило, являются неизме-ряемыми характеристиками минерального сырья и могут быть получены расчетным путем на основе экспериментально установленных зависимостей между первичными показателями, характеризующими качество руд. Такие параметры представляют собой геоиндикаторы технологичности минерального сырья при рудоподготовке (например, контрастность руд с учетом изменчивости взаимосвязанных показателей качества), обогатимости (совокупности расчетных показателей извлечения, выхода и качества концентратов) в процессах переработки и экологичности руд (соотношения содержаний экологически вредных и технологически полезных компонентов). При этом техногенные месторождения (горнопромышленные отходы) могут характеризоваться дополнительными специфическими геоиндикаторами технологичности вторичного сырья, связанными с фракционно-минеральным составом отдельных локализаций (зон) хвостохранилищ.

Выделение моделируемой проблемной ситуации системы возможно в данном случае с помощью конструирования ансамбля многоуровневых моделей, относящихся к одной и той же системе, но позволяющих оценивать различные аспекты ее функционирования. Многоуровневое моделирование геотехнической системы — стратификация композиционных рядов .моделей — может осуществляться путем детализации исходной модели или с помощью построения дополнительных -моделей.

Построение ансамбля моделей различных уровней на основе стратифицированного подхода связано с определением иерархической организации уровней описания системы и ее отдельных элементов. Первичным звеном такой,композиции моделей является исходная система (система нулевого уровня— Ко), представляющая собой содержательное (семантическое) описание горно-геологических и технологических факторов, от взаимодействия которых зависит специфика геолого-экологического обеспечения управления качеством руд на конкретном предприятии.

Исходная (семантическая) модель (Ко) имеет следующий вид:

Яо=<№ 116=/},

где XI —переменные системы; № — параметрическое пространство системы (^еИ!'); Ь— пространство потенциальных значений (состояний) параметров.

Выделением двух подмножеств (входного ¿вх и выходного Ь"ых) множества Ь устанавливается направленность моделируемой системы, т. е. взаимосвязь параметров. Указанная

модель позволяет осуществить параметризацию геоэкологического обеспечения управления качеством процессов малоотходной технологии.

Смежный для Ко уровень представляет информационную систему с измеряемыми показателями (Б — система данных первого уровня), которая включает в себя А'о-систему и является банком ланных (базы данных разведки, базы данных геодезической и маркшейдерской съемок и др.). В качестве модели этого уровня можно использовать ..множество /? = </(о.

где г/—первичная геологическая, маркшейдерская, технологическая и другая информация, которая для исходной геотехнической системы устанавливается по определенным правилам (дГ: — для количественных данных н d:\WX.

Х/-[0,1 | —для качественных параметров).

Система второго уровня (С-система) может быть представлена в виде множества б? = <0, А, где А — множество взаимосвяз энных свойств (геоиндикаторов) геологических, геолого-промышленных и других объектов; Я — параметрически инвариантные отношения переходов состояний системы, заданные детерминированным или вероятностным способом. На уровне (7-системы возможно расширение множества базисных параметров, определенных для исходной А'р-системы, .¡а гг"г включения в него дополнительных параметров, для кото»! 1\ задаются отношения перевода в параметрическое множество Система второго уровня (С) может представляй, собой множество геонп.шкаторов (базы данных) экологично,стп. технологичности, обогати мости п др., полученных на осиог.е первичных геотехноюгнческих показателей.

ГеоимликашюнгдАЯ система месторождений определяется как множество композиций, построенное па основе информационной взаимосвязи отдельных первичных параметров (элементов) месторождения, характеризующих качество полезных ископаемых в соответствии с изменением их состава и свойств, а также количественных соотношении между ними. При этом месторождение или его участки адекватным образом представляются конечным множеством

г 1е каждый элемент множества №¡'к> отвечает определенному набору свойств на уровне К.

Пространственно^ распределение свойств \\7г(к) описывается характеристической функцией свойств

М — {№,<*>, юук>. ....

(5)

(6)

Построение геоиндикационной системы месторождения как объекта промышленного использования включает:

формирование признаков-геоиндикаторов технологичности и экологичности руд на основе экспериментальных исследований вещественного состава и свойств минерального сырья;

геоиндикационное моделирование (построение и анализ моделей геоиндикационной системы);

прогнозирование на основе моделей значений геоиндикаторов в недрах по направлениям отработки месторождения .и по уровням формирования рудопотоков с учетом трансформации пространственной изменчивости качества руд в недрах во временную изменчивость качества рудопотоков; геоэкологическое картирование;

стабилизацию качества добываемых руд по совокупности параметров (первичных и геоиндикаторов).

Специфика формирования элементов моделей геоиндикационной системы связана, с одной стороны, с изучением на основе экспериментов закономерностей поведения природных гипоморфных ассоциаций минералов или техногенных фрак-ционно-'минеральных агрегатов в различных технологических процессах рудоподготовки и обогащения, с другой — с анализом и обработкой исходной геологической информации, предусматривающими вероятностный подход >к оценке отношений между показателями. При этом необходимо также сопоставление и объединение первичных характеристик качества минерального сырья с целью получения более информативных параметров, т. е. теоиндикаторов комплексных свойств полезных ископаемых.

Фундаментальным в разработке теоретических основ геоиндикации месторождений первичного и вторичного минерального сырья является положение о генетическом характере системообразующих отношений (геоиндикаторов), отражающих условия образования природных или техногенных месторождений и взаимодействие геологических компонентов геотехнических систем.

Геоиндикационная система месторождения является пространственно распределенной, что позволяет использовать при построении ее пространственной структуры теорию и методы моделирования месторождений на основе дискретно измеряемых геологических показателей, отвечающих определенной, координатно описываемой точке геологической среды.

Системы третьего уровня являются уже структурированными Г-системами, образующимися на основе элементов системы множеств Ко-, -О- и б-систем и представляющими собой подмножества этих систем:

где £>, Л'}, /V— множество свойств подсистем полной

системы (первичные качественные параметры н геоиндикаторы), Мг,7, —связи между подсистемами моделей с показателями /" и геоипдикаторами к\ О — область определения параметров н значении комплекса моделей.

Структурированная /"-система включает композиции агрегированных моделе н(математических и графических) горногеологических объектов п их качественных характеристик, а также последовательных уровней формирования качества в •¡схьологнческой пени добычи, рудоподготовки и обогащения.

Синт" ¡нруютим уровнем композиции моделей геотехнической системы являются множества ситуационных моделей рпожи^т,, горпо теологических и эколого-технологичес.ких условии при управлении качеством минерального сырья в малоотходных технологиях.

Пространственно-временное сочетание состояний горно-геологических объектов, связанных с изменчивостью совокупности свойств качества руд № (Т) ={С\, Сх\, А\, ВД, Еу\} отдельных участков месторождения, вовлекаемых в процессы добычи, рудоподготовки и обогащения на различных временных интервалах (проектирование, планирование, прогнозирование и т. д.), может быть задано в виде системы множеств,' опр! делчющнх сит\'ашги геоэкологического обеспечения уп пялло.шя качеством руд (ГЭСК)

ГЭСК : < IV'- (/'), XXX (Т) >—Г... (Б). (7)

где С,,1 — геоннднкаторы сортов руд по содержаниям л-го вн-юв показателей качества (| — прямая геоииднкация); — геоиндикаторы природных типов и разновидностей (|—относительная гсонпдикашы); ^ |, Вр,\ — геоннднкаторы типов сортов руд по обогатимостн и контрастности; Еу\— геоинди-■кятор экологнчностн пуд: 5(Т) —уровень изменения состоя-пч<1 объектов в результате колеблемости геотехнологических ялрл\с»трои (шлепешшоогь изменения состояния); Еа, (5) — функция, отображающая характер взаимодействия объектов и параметров, определяющих ГЭСК.

Любая геоэкологическая ситуация качественного состава ( ГЭСК ) учло кон месторождения, планируемых к отработке, г с1 сформирования я «о времени те7' и пространстве со(х, у, г)тД, представляется н ннде

(Я = г, (-V, у, г, т, I/, /, А'), ¿- е= 5, (8)

где V — характер сочетаний (Я — нормальное, К — критическое) взаимосвязанных эколого-технологических свойств горно-геологического объекта; I — уровень варьирования п-го вида параметра качества.

>В процессе управления качеством руд требуется регламентация геоэкологической ситуации для определенного набора объектов, вовлеченных в отработку

{ГЭСК|Я):<ЩДт, U{Л(E\П)}>~*Лw{E(Sп)}, (9)

где и — оператор управления геоэкологической ситуацией качественного состава добываемых руд; А(Е\П) —правила определения принадлежности ситуации £(5, 5) множеству {П\/К}, позволяющие распознавать ГЭСК. при оценке качества добываемых руд; /7^, {£(£„)}— отображающая функция качественного состояния горно-геологических объектов, 'Представленная правилами выделения регламентированных ситуаций (Я), которые обеспечивают требуемое качество добываемых руд при любом сочетании совокупности свойств минерального сырья

Таким образом, стратифицированный подход к созданию ансамбля методологически различных моделей, относящихся к отдельным уровням системы, позволяет последовательно уменьшать степень неопределенности формализованного описания сложной системы и ее взаимосвязанных свойств путем агрегирования или детализации композиций моделей заданного .уровня, обладающих большим набором информативных характеристик. Это дает возможность повысить ценность (точность, полноту и оперативность) теологической информации при управлении качеством минерального сырья.

Геолого-экологическая диагностика и оценка качества добываемых руд

Технолого-минералогическая диагностика и оценка качества руд является научно-методической основой экологизации геологического обеспечения. Методика диагностики состоит из следующих этапов:

общей геолого-технологической оценки минерального сырья;

эколого-технологической диагностики и оценки качества добываемых руд и продуктов обогащения;

выделения и геометризации эколого-технологических зон; формирования качества руд с использованием эколого-технологической информации.

Особенностью первого этапа является изучение вещественного состава руд и минералов, включающее: определение состава главных и сопутствующих минералов, а также примесных химических элементов; анализ кристаллохимических модификаций минералов и вторичных изменений руд; установление физико-химических свойств и характера срастаний минералов. Результатом изучения является выделение типоморф-

ных ассоциаций минералов (ТАМ), баланс распределения химических элементов по минералам, количественная оценка текстурно-структурных характеристик руд.

Исследования технологических свойств руд являются составной частью геолого-экологической оценки, при этом детально также изучаются гранулометрические характеристики крпсталлохимических модификаций минералов (КХММ) по концентратам и отвальным хвостам, оценивается влияние вторичных минералов на показатели обогащения. В результате технологических исследований выделяются технологические комбинации минералов (ТКМ) и их распределение по продукта-.! обогащения. На основании анализа распределения ТКМ в продуктах обогащения производится технологическая типизация руд с последующим их картированием по геохимических! критериям и технологическим показателям. При этом должна быть выполнена количественная оценка влияния факторов вещественного состава на показатели обогащения.

Этап эколого-технологической оценки минерального сырья характеризуется более детальным изучением параметров вещественного состава с оценкой содержаний экологически вредных компонентов как в «ристаллохимических модификациях, так и в технологических комбинациях минералов. При этом детально изучается распределение вредных компонентов, а также свободных зерен и сростков минералов в продуктах обогащения.

По распределению экологически вредных крпсталлохимпческих модификаций минералов в рудах и продуктах обогащения выполняется экологическая типизация руд. Анализ и сопоставление технологической и экологической типизации руд позволяет провести эколого-технологическую типизацию и геометрпзацию руд конкретного месторождения.

Этап формирования качества руд обусловлен необходимостью решения задач установления оптимальных параметров «шихты» эколого-технологических сортов руд для управления качеством руд в процессе добычи I! обогащения по установленным зависимостям ц параметрам вещественного состава минерального сырья.

Возможность оценки типоморфных ассоциаций минералов на основе комплексного изучения вещественного состава руд рассмотрена на примере медно-пикелевых месторождений Тална.хского рудного узла. Руды, подвергающиеся обогащению, подразделяются на четыре технологических сорта: 1-А,— мелкозернистые пирротиновыс с ксенолитами вх1ещающих пород, обогащенные моноклинным пирротином; /~А2— средне-, крупнозернистые халькопирит-пирротиновые с массивной и петельчатой структурой (пирротины представлены срастаниями гексагональной и моноклинной модификаций с преобладанием гексагональной); /-А3 — средне-, крупнозернистые халь-

копирит-пирротиновые руды, обогащенные халькопиритом, содержащие кубанит (до 40%) и троилит, сложены гексагональным пирротином; 1-В — халькопирит-кубанитовые руды (пирротина около 25%), частично поступают на металлургический передел. Пентландит присутствует во всех сортах руд. Принятая классификация, обусловливая технологические свойства руд, не отражает экологических последствий вовлечения их в переработку.

С позиции геолого-экологической диагностики качества руд наиболее важной особенностью состава руд является наличие значительного количества малоникелистых пирротинов, предопределяющих необходимость их вывода до металлургического процесса переработки, что обеспечивает снижение выбросов сернистого ангидрида в атмосферу.

Изучение и анализ физических свойств модификаций сульфидов позволил установить три группы минералов — К, Ь, М, различающихся между собой определенным набором типо-морфных свойств. Группа К характеризуется низкой электропроводностью (менее 103 Ом-м-'), микротвердостыо '(менее 260 «г/см2) и отрицательными значениями термоЭДС (0-^-200 мкв-рад-°С); группа Ь характеризуется высокими электропроводностью, микротвердостью и низкими положительными значениями термоЭДС; для минералов группы М характерны высокие магнитные свойства (магнитная восприимчивость и проницаемость).

Исследование и анализ технологических свойств руд (позволили выделить три группы параметров вещественного состава, влияющих на показатели их обогащения: содержание минерала в виде свободных зерен в измельченной руде; примесная форма никеля и меди в рудных и нерудных минералах; количество нераскрываемых сростков сульфидов, общее количество которых в измельченной руде достигает 10,2% (сорт 1-А2), в том числе пирротина в срастаниях — 5,9% мае., пент-ландита — 3,4% мае., халькопирита — 0,90% мае.

Минеральный состав продуктов обогащения свидетельствует об образовании технологических ассоциаций свободных зерен и сростков минералов: медный концентрат — халькопирит, малоникелистый гексагональный пирротин, никелистый пентландит и сростки халькопирита с пирротином; никелевый концентрат —пентландит, гексагональный пирротин (в том числе малоникелистый), моноклинный пирротин, сростки с пентландитом; лирротиновый 'концентрат — моноклинный пирротин, никелистый гексагональный пирротин, пентландит (железистый), сростки пирротина и пентландита; отвальные хвосты—магнетит, моноклинный пирротин, нерудные минералы, сростки пентландита и модификаций пирротина.

Типоморфные ассоциации -минералов, установленные по природным физическим свойствам, совпадают с технологиче-

сними ассоциациями свободных зерен и сростков минералов, образующихся в процессе обогащения, в связи с чем их следует квалифицировать как технологические комбинации минералов (ТКМ).

Закономерный характер ТКМ обусловливает решение задач эколого-технологической типизации руд и состава шихты руд при добыче. Влияние ТКМ наиболее существенно сказывается на перераспределении малоппкслистых нпрротинов как наиболее сернистых и экологически вредных минералов. В связи с этим для эколого-техпологического картирования введен показатель экологпчности — отношение содержаний серы к сумме содержаний никеля и меди в руде. Указанный геоиндикатор характеризует степень экологической опасности руд Э при добыче планируемого 'количества металла, а при соответствующих расчетах — количество тонн серы на одну тонну добытых металлов меди и никеля, т. е. это показатель «пирро-тииности» или сернистости руд. При значениях показателя 4,0—2,5 в рудах отмечается максимальное содержание малоникелистого пирротина — 27—43% мае., на 75—90% представленного гексагональной модификацией. При отношении более 4,0 руды содержат 13—20% мае. малоникелистого пирротина, на 45—50% представленного моноклинной модификацией. Руды с показателем экологпчности менее 1,8 содержат незначительное количество малоникелистого пирротина и поступают непосредственно в плавку.

Показатель экологпчности является классификационным критерием сортов. При снижении сернистости руд (показателя -Э) с 5,5 до 2,5 содержание малоникелистого пирротина возрастает с 13—15 до 37—43% за счет гексагональной модификации; содержание моноклинного пирротина снижается с 8— 9 до 4—5%. При граничном значении показателя, равном четырем, ппрротиновые руды разделяются на два сорта, характеризуемых различными содержаниями малоникелистого пирротина: высокоэкологнчпый (ЫМ при .9<4 и низкоэкологич-пый (МП) при Э>1. Сорта характеризуются различными извлечениями серы в малоникелистый нирротиновый концентрат: 24,8—25,0% для сорта М12 и 29,1—32,0% для сорта 1-Й,; при этом наблюдаются значительные отличия извлечения никеля: 1-Й, — 4.9—3,9%, I-IU — 9Л—7,1 %. Сростки и свободные зерна пирротина в малоникелнетом пирротиновом концентрате распределяются так же, как и в основном пирротиновом концентрате.

Установленные экологические сорта руд являются одновременно технологическими: высокоэкологичный сорт I-IIi характеризуется высокими извлечениями меди в медный концентрат— 78,4—90,4, стабильными и высокими извлечениями никеля в никелевый концентрат — 63,0—70,8%; извлечение меди возрастает по мере снижения величины показателя Э\ низ-

2

17

коэкологичный сорт 1-П2 имеет более низкие технологические показатели обогащения — извлечение меди в медный концентрат снижается по мере роста показателя Э с 78,4 до 50,8% никеля в никелевый концентрат — с 70,8 до 52,9%.

Таким образом, .проведенные исследования позволили: разработать научно-методические положения геолого-зко-логической диагностики и оценки минерального сырья на основе анализа и установления зависимостей между кристалло-химическими модификациями минералов и их типоморфными ассоциациям в продуктах обогащеия, которые отражают значимую корреляцию технологических, экологических и природных свойств перерабатываемых руд;

создать эколого-технологическую модель по распределе-ную зерен и сростков кристаллохимических модификаций пирротина в продуктах обогащения с учетом технологического типоморфизма и технологических комбинаций минералов; определить основные параметры вещественного состава в качестве критериев типизации руд; установить по комплексу физических свойств халькопирита, пентландита и магнетита три природные типоморфные ассоциации минералов, а также технологические комбинации рудных минералов и их срост-ков, закономерно распределяющиеся в медном, никелевом, пирро-тиновом концентратах и отвальных хвостах и соответствующие природным технологическим ассоциациям минералов по физическим свойствам;

установить, что технологические комбинации минералов наиболее существенно отражают закономерности перераспределение малоникелистых пирротинов в продуктах обогаще ния как наиболее сернистых и экологически вредных минералов.

Для эколого-технологической типизации руд и их картирования предложен геоиндикатор экологичности — отношение содержания серы к сумме содержаний никеля и меди в руде. Указанный комплексный показатель отражает степень экологической нагрузки при добыче -планируемого количества -металлов.

Оценка геолого-экологических ситуаций формирования качества руд

Обеспечение технологической и экологической устойчивости качества минерального сырья связано с необходимостью использования геоиндикаторов различной целевой направленности для определения пространственной структуры геоиндикационной системы месторождений, что позволит организовать эффективное управление малоотходными технология-ми добычи, рудоподготовки и переработки полезных ископаемых.

Регламентация геолого-экологических ситуаций при формировании качества добываемых и перерабатываемых руд состоит и определении оптимального состава шихты эколого-техиологичсских сортов, обеспечивающей утилизацию вредного вещества, стабильную работу и эффективное управление процессом технологии с учетом экологических требований.

Так, для эффективного обогащения руд Талнахского рудного узла и вывода малоникелистого пирротинового концентрата необходима оптимизация смеси высокоэкологичного 1-П1 и низкоэкологичного 1-1 и технологических сортов, установленных для медно-никелевых руд. Оценка оптимального состава шихты эколого-технологических сортов руд должна базироваться на анализе технологических комбинаций минералов и их сростков, закономерно изменяющихся в концентратах и отвальных хвостах. Отклонение оптимальных соотношений технологических комбинаций минералов предопределяет необходимость шихтовки добываемых руд но показателям экологичности сырья.

По распределению модификаций пирротина рассчитаны оптимальные смеси сортов пирротиновых руд: низкоэкологичные сорта составляют 24,4—44,0%, высокоэкологичные — 75,6—56,0%, обеспечивающие извлечение малоникелистого пирротина, оптимальный выход высоконикелистого пирротинового концентрата и показатели обогащения руд в медном и никелевом переделах. Оптимальным для смеси эколого-технологических сортов пирротиновых руд является содержание каждой технологической комбинации не более 35—40% при содержании свободных зерен минерала, извлекаемого в одно именпый концентрат, 18—25%. При этом первый параметр обеспечивает устойчивое извлечение минерала, выход концентрата, второй — качество продуктов, так как при более высоком содержании технологической комбинации минералов резко возрастает разубоживание концентрата минералами, входящими в данную «модельную» комбинацию.

Наиболее важно это для минералов, содержащих экологически вредные вещества, так как они входят в разные группы ТКМ и поэтому имеют различные показатели извлечения в соответствующие -концентраты, как это установлено для трех модификаций малонпкелистых пнрротинов: моноклинного, гексагонального и троилита. В этих условиях селективная переработка эколого-технологических сортов руд представляется нецелесообразной, поскольку технологические показатели медного, никелевого, ппрротипового и бедного пирротинового концентратов будут неоптимальны. При этом обеспечивается оптимальное извлечение пнрротинов, входящих в малоникелистый и высоконикелистый концентраты, что значительно улучшает условия их металлургической переработки.

2*

19

Таким образом, эколого-технологическая классификация минерального сырья, учитывающая состояние технологических комбинаций минералов в продуктах обогащения, обеспечивает установление оптимальных соотношений эколого-тех-нологических сортов руд при формировании качества добываемых и перерабатываемых руд.

Геологической основой новой технологии рудоподготовки, предусматривающей концентрацию полезных компонентов до проведения основных процессов обогащения, являются теоретические положения о .контрастности руд как наиболее важном свойстве, обусловливающем возможность и эффективность /Применения радиометрических методов рудоподготовки.

Оценка геоиндикатора контрастности руд. Теоретические основы контрастности минерального сырья и практика их приложения применительно к обогащению полезных ископаемых радиометрическими методами разработаны О. А. Архиповым, В. А. Мокроусовым, Л. Ч. Пухальским, В. В. Шестаковым и рядом других исследователей..

Количественная оценка показателя контрастности, предложенная .В. А. Мокроусовым для обогащения, представляет собой средневзвешенное относительное отклонение содержания полезного компонента в кусках руды от его среднего значения.

Теоретический анализ показателя контрастности В. А. Мо-кроусова с точки зрения его применения для оценки контрастности руд в недрах показал основные его недостатки: предположение о независимости данных опробования, тогда как пробы, взятые ¡в пределах одного и того же участка -месторождения, вследствие особенностей его генезиса являются зависимыми; отсутствие учета влияния геологических факторов, обусловливающих сложность месторождения и определяющих эффективность -процессов рудоподготовки. В связи с этим предложен геоиндикатор контрастности руд, представляющий собой интегрированный показатель гетерогенности пространственно-качественной структуры геолого-промышленных объектов и отражающий взаимосвязь изменчивости системообразующих геологических параметров

ОК= (Ю)

и5 ¡-1

рДе ёв; — горно-геологическая сложность ¿-го элементарного объема; —горно-геологическая сложность оцениваемого объема; Р1 —коэффициенты взвешивания г'-го элементарного объема.

Методика оценки геоиндикатора контрастности включает: анализ геологических факторов, влияющих на процессы рудоподготовки, определение значимых факторов; количественную

оценку горно-геологической сложности месторождения; оценку геоиндикатора контрастности руд и оконтуривание запасов но контрастности.

Анализ геологических факторов направлен па установле ние номенклатуры показателей, обусловливающих свойства и специфику объекта исследований с позиции применения ядерно-физических методов разделения. Определение значимости показателей осуществлено методами теории информации н экспертных опенок. Исследование изменчивости показателей в блоках основано на анализе впутриблочной дисперсии гг(0| V) объема и и дисперсии между блоками о2(и|Г) в пределах объема Г (месторождения, горизонта и т. п.). Для произвольно большого блока V и блоков малых размеров V внутри него справедливо соотношение гг2(г117) — гг2(0' V) — ст2(0]г). Горно-геологическая сложность определяется как результат суммирования векторно-топографических поверхностей (В. А. Букрннский, Д. И. Боровский, В. В. Руденко и др.).

Использование геоиндикатора контрастности 'повышает достоверность оценки контрастности руд в недрах (по сравнению с показателем -В. Мокроусова) на 12—20% и обусловливает дополнительное вовлечение запасов для рудоподготовки (рис.1).

Практические аспекты формирования технологических сортов руд на основе разделительных признаков рассмотрены дли алмазосодержащих кнмберлитовых руд трубки «Удачна" \ для которых по содержанию люминесцентных минералов. силе и-лучения и постоянно]"! времени излучения алмазов и минералов выделены технологические сорта алмазосодержащих руд для рентгенолюминесцентной сепарации, что позволяет на 2—3% повысить извлечение алмазов.

Для неконтрастных руд (О/(<0,7) применение процессов сортировки нецелесообразно, поэтому задачей геолого-экологического обеспечения качества руд является достижение заданных технологических пок азатслсй обогащения.

Прогнозирование ситуаций обогатимости руд. Достижение плановых технологических показателей обогащения руд в шихте, поступающей на переработку, связано с обоснованием плотности сети малообъемного технологического опробования (МТО) как информационной базы управления и собственно прогнозом обогатимости рудной шихты.

Методика обоснования плотности сети МТО разработана на основе исследования изменчивости технологических свойств руд. установления зависимостей технологических показателей (у — выход концентрата, р — содержание в концентрате, е — извлечение в концентрат) от качества руд, соотношения при-родно-технологических сортов руд и установления зависимостей между плотностью сети МТО и погрешностями оценки технологических свойств в эксплуатационных блоках. В ре-

зультате исследований для Ковдорского аиатит-магнетитового месторождения рекомендована сеть МТО с параметрами ячейки 100X50 м (100 м по профилю и 50 >м между профилями) .

Для 'прогноза обогатимости шихты использованы методы статистического и геометрического анализа с использованием треугольных диаграмм обогатимости. Методика прогнозирования заключается в следующем: в зависимости от конкретного соотношения технологических сортов на поле диаграммы выносится точка, характеризующаяся значениями технологических показателей; по вынесенным значениям отстраиваются изолинии содержаний 'компонента в концентрате и его извлечения в концентрат; с целью исключения случайной составляющей изменчивости производится сглаживание исходных данных; по средним значениям показателей в «окнах» отстраиваются изолинии содержаний компонента в концентрате и извлечения его в концентрат; для оценки взаимосвязи извлечения и содержания компонента в технологическом концентрате строится общая диаграмма, на которой выделяется зона «оптимальных условий», ограниченная изолиниями с .плановыми значениями технологических показателей (рис. 2).

Оценка погрешности прогноза технологических показателей произведена путем сравнения прогнозных и фактических данных и дана в виде среднеквадратической ошибки прогноза: для суточного прогнозирования Рр,о5—0,44, ер2о5—3,33, для недельного — 0,40 и 2,16 соответственно.

Прогнозирование обогатимости рудной шихты суммарного рудопотока, поступающего на переработку, базируется на использовании результатов испытаний МТО, характеризующих определенные технологические сорта, и установлении статистических зависимостей между технологическими показателями рудной смеси и составляющими ее разновидностями. Эффективность управления качеством руд и прогнозирование обогатимости обеспечиваются применением треугольных диаграмм, построенных на основе геометризации изменчивости технологических показателей с выделением зон «оптимальных условий» по соотношению технологических сортов руд.

Геологическое обеспечение ситуационного моделирования управления качеством руд в потоках

В результате исследований разработана система геологического обеспечения ситуационного управления качеством руд в потоках. Разработанная система отвечает: комплексности оценки качества руд от недр до потребителя и адаптируемости к различным горно-геологическим и технологическим условиям; универсальности -по функциональному назначению (обеспечение прогнозирования, планирования и регулирова-

ГисЛ.Зонн контрасти/х ¡г'д.скотттурсшше на осиоло пок-азатоля контрастности В.А. Мокроусопа (п) и гоогшш;катора контрастности (б).

-?.ош1 коитростннх руд (комбинат "Почо.ига-кпкелЙ.

I сорт

Рис .2. Диаграмма "Зона оптимальных условий" по соотношению технологических сортов руд (для апатитового передела) Ковдорского месторождения! • - природное соотношение технологических сортов.

ния); единству математического обеспечения для различных типов прогнозов; оптимальности получаемых прогнозных оценок геотехнологических показателен и компенсирующих воз действий.

Система геологического обеспечения ситуационного управления, построенная по модульному .принципу, включает: исследование и анализ горно-геологических и технологических факторов формирования качества руд с целью выбора рациональных методов прогнозирования и регулирования качества руд; статистический анализ и контроль качества в соответствии с принятыми на предприятиях схемами опробования руд; определение рациональных схем прогнозирования на основе схем формирования рудонотоков; прогнозирование качества руд в соответствии с выбранной схемой -прогнозирования и типом прогнозов; прогнозирование компенсирующих воздействий, обеспечивающих достижение требуемых объемно-качественных параметров руд.

На основе первичных и производных геотехнологических данных разработан комплекс задач автоматизированного ситуационного моделирования управления качеством руд, включающий получение следующих информационных моделей: цифровые модели месторождений по данным разведки и малообъем ного технологического опробования; модели динамических рядов геотехнологических показателей (оперативные тайные по добыче и рудонодготовке); модели изменчивости качества руд и их обогатимоетн по уровням формирования рудопотоков; модели прогнозирования геотехнологических показателен по направлениям отработки месторождений; модели распознавания производственных ситуаций и статистического регулирования технотогических процессов рудолодго-ТО'ВКИ.

Математическое обеспечение системы ситуационного управления качеством руд базируется на параметрических мо лелях обособленных динамических рядов, отражающих изменчивость показателей качества на отдельных уровнях рудопо-тока, и моделях взаимосвязанных динамических рядов,, учитывающих качество сырья на технологически связанных уровнях рудопотока, а также комбинированных моделях регрессии и динамических рядов. Единство математического обеспечения позволяет осуществить прогнозирование компенсирующих воздействий с учетом трансформации качества руд как по данны.м опробования в недрах, так и в потоке, и тем самым организовать замкнутую систему управления качеством руд.

Для оценки динамики пространственно-временной изменчивости геотехнологических показателей использованы автокорреляционная, структурная функции и спектральная плотность. В результате исследований установлено, что при проявлении в блоках анизотропии изменчивости выемку блоков

наиболее целесообразно производить заходами «крест направ ления анизотропии изменчивости, что обеспечивает уменьшение дисперсии в элементарном потоке на 40—60% и трансформацию низкочастотных колебаний © высокочастотные, обусловливающие стабилизацию качества руд на усреднитель-ных складах малой емкости. При отсутствии на месторождении анизотропии изменчивости способ выемки блока не оказывает существенного влияния на стабильность качества в элементарном потоке.

Система прогнозирования геотехнологических показателей в рудопотоках построена на основе -методов:

статистической экстраполяции для экспоненциальной и степенной моделей изменчивости;

обособленных динамических рядов общего -вида авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего;

взаимосвязанных динамических рядов, аппроксимирующих изменчивость показателей в элементарных и общем потоках;

комбинированных моделей прогнозирования, основанных на анализе моделей регрессии и моделей обособленных рядов.

Данные модели целесообразно использовать при анализе разнородных показателей, например, извлечения в концентрат и содержания компонента в руде.

Экспериментальные исследования, проведенные на ряде объектов, -показали: на месторождениях, изменчивость показателей качества которых имеет стационарный характер, прогнозирование показателей в элементарных -потоках должно быть основано на моделях статистической экстраполяции, при нестационарном характере изменчивости — на стохастических моделях обособленных временных рядов, повышающих точность и достоверность прогнозных оценок по сравнению с -методами экстраполяции на 25—30%., Прогнозирование геотехнологических показателей в общем потоке целесообразно осуществлять с помощью моделей взаимосвязанных рядов, аппроксимирующих изменчивость качества руд в недрах и по токе и повышающих точность и достоверность прогнозных оценок на 30—50%.

Модели производственных ситуаций выполнения плановых заданий по качеству руд рассмотрены для оперативного планирования и оперативного управления. С точки зрения геологического обеспечения оперативного планирования исследован вопрос влияния погрешностей прогнозирования на распределение плана (производительности добычных блоков с учетом качества руд). В результате исследований установлено, что учет возможной ошибки прогноза приводит ж значительному увеличению минимального значения целевой функции и изменению оптимального плана, т. е., если возможная ошибка прогноза в модели не учитывается, это приводит к завышению представлений о возможностях формирования стабиль-

ного по качеству рудспотока. План, найденный без учета возможной ошибки, оказывается неустойчивым, и вероятность того, что его выполнение обеспечит необходимый уровень стабильности качества в потоке, мала. Экспериментальные исследования проведены на Тырнаузском комбинате.

Определение величины компенсирующего параметра (объем руды определенного качества), на который необходимо произвести оперативное перераспределение нагрузок в добычных забоях для достижения требуемого уровня качества в общем потоке, осуществлено по данным опробования в недрах (прямые связи), потоке (обратные связи) или недрах и потоке ( комбинированные связи) в зависимости от изменчивости ноказателсН на Кэвдорском и Оченегорском ГОКах.

Уравнения регулирования базируются на стохастических моделях взаимосвязанных рядов, аппроксимирующих изменчивость объемно-качественных показателей в элементарных и общем потоках, и имеют следующий вид:

'-о\В)\) = 1

+ „п

1.1 { / >} >

где (¡{ —величина компенсирующего параметра; 1.\(В), В2(В). и (В) (1—В), ¿4 (В)—весовые параметры передаточных функций, связывающих количество металла с «выходом» у ( (результаты опробования на фабрике): ^¡(В), п(В)—весовые параметры передаточных функций, связывающих отклонения значении исходного стационарного ряда от среднего уровня в элементарных потоках с'«выходом» у,; С;,,. С,-,<^1..,.— про! позиые значения показателей в ;-м элементарном потоке; £. —отклонения вплчени 11 цока заимей качества на фабрике от планового уроиии; т — количество элементарны \ потоков; / и Ь — параметры инерционности (запаздывания).

В результате исследований установлено, что регулирование с непользованием прямых связей обеспечивает стабилизацию качества и потоке и а 25—30%, при этом устраняются только идентифицированные источники возмущендн в элсмеп тарных потоках п не учитывается трансформация качества, обусловленная проведением технологических процессов добычных работ, что значительно снижает эффективность регулирования на месторождениях с высокой изменчивостью компонентов.

Более надежным является регулирование с использованием обратных связей, так как в этом случае устраняются не-идентифицированные источники возмущений, обусловленные как изменчивостью сырья в недрах, так и проведением техно-

логических процессов добычных работ. Регулирование с использованием обратных связей позволяет повысить уровень стабильности качества до 50—60%. Наиболее эффективным является регулирование с использованием комбинированных связей, так как в этом случае более полно учитываются возможные источники возмущений, что значительно повышает надежность определения компенсирующих параметров. Регулирование с использованием комбинированных связей обеспечивает повышение уровня стабильности качества в потоке до 70%.

Реализация компенсирующих параметров при оперативном управлении добычными работами в режиме усреднения в зависимости от принятой схемы формирования осуществляется через добычные забои с использованием усреднительного штабеля или усреднительного склада. Оптимальный метод регулирования в зависимости от сложности горно-геологических условий конкретного месторождения и принятой на нем схемы усреднения руд устанавливается по максимуму прибыли, получаемой от стабилизации качества руд с учетом затрат на усреднение.

Система геологического обеспечения ситуационного управления качеством руд при проведении рудоподготовительных процессов реализована в виде пакета прикладных программ.

Моделирование и геолого-технологическая оценка техногенных образований

Модель системы формирования качества и технологических свойств продуктов переработки (хвостов) рассмотрена исходя из общей модели безотходной технологии.

Геолого-технологическая оценка техногенных образований базируется на геолого-технологической диагностике сырья, моделировании пространственно-качественной структуры образований и функционально-ситуационном моделировании формирования качества сырья в условиях действующего горно-обогатительного производства.

Геолого-технологическая диагностика техногенных образований связана с анализом состава и обоснованием номенклатуры показателей качества их сырья., По отношению к различным свойствам отходов рудообогащения исходя из цели оценки качества, условий переработки отходов и их дальнейшего использования выделены следующие группы показателей: назначения, технологичности, сохраняемости, экологич-ности, точности, надежности и стабильности.

Под показателями назначения понимается минеральный и химический состав техногенного образования, обусловливающий направление дальнейшего использования отходов рудообогащения. Показатели технологичности характеризуют эф-

фективность обогащения отходов. К ним относятся обогатй-мость минералов; содержание вредных примесей окисленных фаз; гранулометрический состав хвостов; плотность различных фракции, структурно-текстл рные особенности хвостов; фцчпко-ме.чаннческис свойства отходов обогащения и др. К нокаазтстя'М экологичностн относятся химические элементы пли их соединения (содержание которых в отходах обогащения превышает нормы ПДК). представляющие экотогическую онаспосп. дтя района хвостохранилиша. К показателям сохраняемости принадлежат такие, как окнсляемость отходов, способность их к слеживанию, слипаемость, влажность, степс::' сохранности зерен минералов и др. Показатели точности, на тежнос ги и стабильности характеризуют с заданной вероятностью погрешность, достоверность и изменчивость в пространстве значений перечисленных выше вещественных показателей. Следует отметить, что без установления этих показателей оценка показателей назначения, технологичности и сохраняемости теряет определенность..

На основании предложенной номенклатуры показателей оценки качества сырья техногенных образований на примере техногенного образования Ковдорского ГОКа установлено, что лежалые хвосты магнитной сепарации могут быть использованы для и.'.влечения и получения высококачественного апа-ппоного концентрата: извлечения Р205 и М«'0 и получения фосфорио-магпневых удобрений (ПФМУ), а также произвол-СМ' íA К ( фмового трикалышйфосфата, поскольку массовое u¡-пошеппе СаО/Р^Ог, находится в пределах 1,35—1,38; получения бадделеитового концентрата. При этом отмечена невозможность использования лежалых хвостов при производстве минерального порошка для асфальтобетонных смесей, хотя содержание лимитирующих компонентов А120з-1-Ре20з<7% до фракции -г 1,25 мм (технические условия на минеральные порошки для асфальтобетонных смесей из карбонатных отходов), ввиду высокой концентрации в хвостах радиоактивных элементов.

Моделирование техногенных образований на основе показателей назначения, технологичности, экологичностн и сохраняемости состоит в установлении закономерностей пространственного размещения показателей, оценки пх изменчивости, а также в выделеппн п районировании геолого-технологиче-екпх зон, различающихся технологической направленностью их использования. Математическая модель размещения показателей техногенного образования представлена в виде

M0 = {W, М0\ М0\ Л103, Мо\ М05}, (12)

где М0° — цифровая модель техногенного образования; — математические модели пространственного размещения пока-

27 ч

/И0* = {к/}

зателей: назначения (к= 1), технологичности (¿ = 2), эколо-гичности (к = 3), сохраняемости (¿ = 4) и горнотехнических объектов (/г = 5).

Каждая из подмоделей (12) агрегируется в конечном итоге из соответствующих элементарных моделей

¿ = 1 (|/= \,к = \), \, ..., 5, гдеш^-я элементарная модель /-го показателя.

Среди элементарных моделей выделены два типа: модели идентификации и функциональные. Модели идентификации связаны с анализом геологоразведочной и маркшейдерской информации для выбора математического метода или группы методов математического моделирования. В функциональных моделях описываются соотношения между параметрами входа и выхода.

Исследование изменчивости показателей качества сырья техногенных образований Соколовско-Сарбайского, Ковдор-ского ГОКов, Норильского ГМК позволило установить закономерности в распределении фракционно-минерального состава, обусловленные технологическими процессами переработки руд и намыва залежи хвостов рудообогащения. Так, например, для Соколовско-Сарбайского хвостохранилища установлены зависимости линейного '(летний намыв) и экспоненциального типа (зимний намыв), показывающие, что с удалением от дамбы намыва размещены хвосты мелких классов крупности, а в зоне, примыкающей к дамбе намыва на расстоянии 60—80 м, — крупных классов крупности. Показатели, характеризующие качество хвостов, также размещаются закономерно, что подтверждается значимостью тренда 2-го порядка, объясняющего 65—66% дисперсии. При этом высокие концентрации Рео6щ и Ресульф 'приходятся на крупные классы крупности, а БЮг и СаО — на мелкие фракции (рис. 3).

Исследование закономерностей пространственного размещения показателей лежалых хвостов Ковдорского ГОКа показало, что залежь имеет анизотропное строение и для большинства показателей тренд является значимым. Так, например, для содержаний Р2О5 и значим полиномиальный тренд

3-го порядка, объясняющий соответственно 21,5 и 15,3 общей дисперсии. Наиболее резко анизотропное строение залежи проявляется для показателей фракционного состава, для которых также значим тренд 3-го порядка, объясняющий соответственно для выхода фракции —0,074 мм 39,1% дисперсии, фракции +0,074 мм 34,5% и для фракции +3,0—0,14 мм 29,8% дисперсии.

Количественная оценка характера и интенсивности пространственной изменчивости показателей качества лежалых хвостов с -помощью экспериментальных вариограмм показала,

30.0 V* £4.0

ш к

8 п.о

о о

12.0

и.;,

0.5 и.4 0.3 и.2 0.1

- 3 -1- ¡ia.Mii

ч \ \ \ \ £ = ехр(2( 15-4.8 Л

лет шы пам:в Т/-М1 93

15

30 45

а)

00

80

0 • 40 СО 120 1С0

0) ,

Й:с.З.Общий тренд показателем; качества (а) и згш;гсш.:ости распродслошш гранулометрического состаъа (о) по плпратиюнш) пиана хвостов (ССГОЮ

п.-.укт' Г.юн ?.вг,. При а И ДИ,, СК.

Д УЛГ109ГАМ<Ь>

I.

Л'. г.

• •I,- I

направление намвда /ПВ-ЮЗ /

¿-У

/

.. /^г"-г-.

а)

Рнс.4.0бщ1п": тренд ггО, (а) и экспсрм.гег

.0000 392.60870 785.2174^(1 М.

б)

11 эголшршонтачьше вариограи.н выхода $ракщш -0.074мл (б) по слою ьЗВбм хвостохршшлища Копдорского ГОКа,

Рис. 5.Показатели качества сырья геолого-технологпческнх зон по слою +2791,1 Ковдорского техногенного месторо:кдан::я

что изменчивость показателей преимущественно аппроксимируется сферическими и линейными моделями изменчивости с эффектами самородков. При этом установлено, что для основных компонентов (Р2О5 и 7л02) и структурных показателен (выход фракции различного класса крупности) наибольшая и ;м'-м!чт!зостъ проявляется в направлении намыва хвостов (рис. 4).

Результаты исследований позволяют считать, что пространственно- качественная структура техногенных образований описывается аддитивными моделями изменчивости показателен назначения и технологичности. Зональность обусловлена простпапетвенно-временными ситуациями отработки природных типов р}д .месторождении и особенностями формирования техногенных массивов.

Закономерности пространственного расиределсппя II размещения показателей являются объективной основой моделирования и районирования геолого-технологических зон техногенных образований различной целевой направленности. Установление типа и характера связи в пространственном размещении качественных и структурных показателей позволяет выделить геолого-технологические зоны на основе геоиндикаторов технологической направленности сырья.

Определение типа и характера связи качественных и струк-рных показателен техногенных образований произведено с ¡н>\:<'!пчо сравнения поверхностей тренда. Степень сходства .••. /-.г. поверхностями устанавливается на основании анализа ги.инициальных коэффициентов через коэффициент корреляции. Та к. для Ковдорского хвостохраннлнща установлено, что для содержаний Р^О,-, и 7.г02 в пространственном распределении характерна прямая нелинейная связь. При этом отмечается наибольшая концентрация Р205 во фракциях +3,0— 0,14 мм, Хг02— по фракциях +0,074 мм и —0,074 мм.

Выделение геолого-технологических зон связано с нахождением оптимальной системы классификационных признаков. Па -/гане классификации с помощью метода главных компонент определяются нагрузки на собственные векторы (главные компоненты). Для условий лежалых хвостов Ковдорского ГОКа первые два собственных вектора представляют 94% дггсчспсин множества данных (РоОя, С02, Ие , 2гОг, MgO, СаО, Г/? +3,0—0,14 мм, 1-Я +0,074 мм, ^7? —0,074 мм). Первый вектор, характеризующий 58,1% общей дисперсии, дает наибольшие вклады в переменные Ря +3,0—0,14 мм и РК —0,074 мм. а второй, обусловливающий 30,2% дисперсии,— в переменные содержаний Р205, 2г02 н С02, т. е. первая главная компонента характеризует гранулометрический состав техногенного образования, а вторая — его качественное состояние.

Собственно разделение по комплексу значимых признаков целесообразно производить на основании анализа коэффициентов сходства, например, по коэффициенту корреляции или стандартизованному т-мерному Евклидову расстоянию с построением дендрограммы, обеспечивающей выделение однородных зон при соответствующем уровне значимости (для Ковдорского техногенного образования при уровне значимости 0,3 выделены две зоны) (рис. 5). Моделирование поверхностей, ограничивающих зоны, связано с построением интерполяционного бикубического сплайна.

Геолого-технологическая диагностика отходов обогащения в выделенных зонах связана с анализом показателей, обусловливающих технологические свойства хвостов. Так, для лежалых хвостов магнитной сепарации Ковдорского техногенного образования на основании технологических исследований и прогноза обогатимости шихты в зависимости от гранулометрического состава хвостов установлено:

оптимальное извлечение 2т02 в бадделеитовый концентрат достигается при содержании фракции —0,074 мм в шихте не более 35%, в противном случае потери при обогащении превышают 50% за счет переизмельчения зерен циркона;

заданный уровень содержания Р2О5 в концентрате — 37% (апатитовый концентрат) обеспечивается при содержании фракции —0,074 мм в шихте не более 30—35%;

содержание Р2О5 в концентрате 25—36%, обеспечивающее получение фосфорно-магнезиального концентрата для производства ПФМУ, достигается при содержании фракции —0,074 мм в шихте не более 55—60%.

Установленные зависимости показали (см. рис. 5), что получение бадделеитового и апатитового концентратов возможно из зоны I, а фосфорно-магнезиального — как из зоны I, так и из зоны И, при этом лежалые хвосты из зоны II могут направляться на флотацию без дополнительного измельчения.

Запасы сырья по юго-восточному участку Ковдорского хвостохранилища составляют 49977,2 тыс. т, в том числе в зоне 1 — 30380,9 тыс. т.

Результаты геолого-технологической оценки и районирования Ковдорского техногенного образования позволили в условиях действующего горно-обогатительного комбината рекомендовать комплексную систему управления качеством руд, предусматривающую вовлечение в переработку складированных отходов рудообогащения в режиме усреднения (состав смеси — 80% руды из карьера и 20% хвостов) с подачей отходов на апатит-бадделеитовую обогатительную фабрику, выделением части бадделеита и совместным обогащением остального материала с хвостами магнитной обогатительной фабрики по флотационно-гравитационной схеме. Прирост вы-

пуска продукции по бадделеиту за счет вовлечения в переработку хвостов составит 1737 т в год, а по апатиту — 37 тыс. т в год.

Компьютерная технология геолого-экологического обеспечения. Разработанные принципы и методы геолого-экологического обеспечения управления качеством ^минерального сырья позволили создать'компь',отерп\ю технологию обработки геологической информации на основе использования комплекса стратифицированных моделей месторождении и техногенных образований с последующим формированием в диалоговом режиме заданной ситуации требуемой целевой направленности и выбором конкретной компьютерной схемы ос реализации Возможность формирования и хранения баз данных геоиндикаторов на основе модификаций первичной геотехнологической информации позволяет применять при синтезе компьютерных схем анализа, обработки и интерпретации данных компактные информационные и графические модели разных уровней, повышая при этом оперативность получения результатов. Эффективность использования компьютерной технологии геоэкологического обеспечения управления качеством минерального сырья обусловлена повышением надежности проектных решений и регулирующих воздействий за счет увеличения полноты, точности и оперативности геологической информации.

ЛАК Л 10 Ч Г.НИЕ

В диссертации ос\шеститепо теоретическое обобщение и дано решение научной проблехш согласия сенов геслого-эко-логичеекмх основ управления качеством руд в малоотходных технологиях разработки рудных месторождений, имеющих важное народнохозяйственное значение и способствующих повышению полноты извлечения, комплексности использования потезчых ископаемых, улучшению показателей их переработки и охране окружающей среды.

Основные научные результаты, выводы и рекохтендации, подученные при зыпотпеиин исследований н внедрении разработок, заключаются в следующем:

1. Геолого-экологическое обеспечение управления качеством минерального сырья, направленное на установление не-обходпмы.х уровнен качества, технологичности н экотогичпо-стн, а также поддержание их в процессах добычи, рудоподго тонки и обогащения в допустимых пределах отклонений, не обходимо рассматривать как систему эколого-технологичеекой диагностики и регламентации качества руд ц отходов обогащения, идентификации состояний качества и эколого-техноло-гических ситуаций неоднородности месторождений и техногенных образований.

2. Установлено, что для оценки эколого-технологических свойств сырья необходимо использовать геоиндикаторы, представляющие собой генетически взаимосвязанные параметры вещественного состава полезных ископаемых, полученные на основе опробуемых при разведке пространственно-дифференцированных геологических показателей качества руд. Функциональная структура геоиндикационной системы месторождений и техногенных образований представляет собой композицию математических моделей, в которой геоиндикатор эко-логичноети руд определен детерминированной моделью, связывающей содержание в руде полезных и вредных компонентов в 'виде определенных соотношений; геоиндикатор контрастности отражает в виде вероятностных -моделей степень изменчивости качества руд в зависимости от сложности геоло гических условий, а геоиндикатор технологичности характеризует статистические связи между показателями обогащения и значимыми параметрами вещественного состава руд. Разработанный комплекс математических стратифицированных моделей является основой формирования и распознавания эколого-технологических ситуаций управления качеством в процессах, рудоподготовки и обогащения.

3. На основе экспериментальных и статистических исследований с использованием математических .методов моделирования и оценки установлено:

степень зкологичности минерального сырья зависит от наличия кристаллохимических модификаций и типоморфных ассоциаций г.минералов в рудах, а также состояния технологических комбинаций минералов в продуктах обогащения; соотношение технологических комбинаций минералов в эколого-технологических сортах руд определяет геолого-экологические ситуации формирования качества добываемых и перерабатываемых руд;

использование геоиндикатора контрастности по системообразующим геологическим параметрам, обусловливающим гетерогенность руд в недрах, повышает достоверность выделения и оценки запасов полезных ископаемых по степени контрастности для предконцентрации и сортировки на 15—20%;

зависимости между технологическими показателями рудной смеси и составляющими ее разновидностями с выделением зон оптимальных условий переработки добываемого сырья обеспечивают точность и надежность прогнозирования обога-тимости шихты по данным малообъемного технологического опробования.

4. Разработана система геологического обеспечения ситуационного управления качеством руд в потоках на основе: моделей стабильности качества, статистической экстраполяции при стационарном характере изменчивости геотехнологических показателей и обособленных динамических рядов при не-

стационарном характере изменчивости; взаимосвязанных рядов качества, аппроксимирующих изменчивость показателей на технологически связанных уровнях рудопотока, а также моделей прогнозирования компенсирующих воздействии, обеспечивающих достижение требуемых параметров руд в различных горно-геологических и технологических условиях. Единство математического обеспечения оценки геотехпологи-чсскнх показателей в потоках обеспечивает замкнутость системы управления качеством руд.

5. Установлено, что пространственно-качественная структура техногенных образований описывается аддитивными моделями изменчивости показателей качества и технологичности отходов обогащения. Зональность обусловлена пространственно-временными ситуациями отработки природных месторождений, а также особенностями формирования техногенных образований. Определены зависимости между показателями качества и фракционным составом сырья отходов рудообогаще-иия, обусловливающие закономерности пространственной локализации фракционно-минералъных агрегатов техногенных образований и специфику использования отходов.

6. Разработанные принципы и методы геолого-экологического обеспечения управления качеством минерального сырья позволили создать компьютерную технологию обработки геологической информации на основе использования комплекса стратифицированных моделей месторождения и техногенных образований с последующим формированием в диалоговом режиме заданной ситуации требуемой це icboi"; напрлвтенио-сти и выбором конкретной компьютерной схемы ее реализации

7. Разработанные в диссертации научные основы геолого-?ко-¡отческого обеспечения управления качеством минерального сырья с применением эколого-техпологнческоп диагностики, регламентации н идентификации состояний качества реализованы в разработанных с участием автора:

техническом проекте «"Математическая модель Коидорско-го месторождения» в виде интегрированного горного пакета;

методических рекомендациях по эколого-технологнческому картированию медно-никелевых руд Талнахского и Октябрьского месторождений;

■методических материалах по геолого-техпо тогическоп оценке запасов минерального сырья с использованием геоиндикатора контрастности руд (приняты МНТК «Мсханебр» i л я проектирования систем рудополготовки и управления ка-чсс-гом алмазосодержащих руд Удачиипского ГОКа);

■в учебном процессе МГГУ при изучении студентами курса «Горнопромышленная геология», а также отражены в учебных 'пособиях и учебнике В. В. Ершова «Основы горнопромы-

3

33

¡пленной геологии», глава 19 «Прикладные задачи геологического обеспечения управления качеством полезных ископаемых при добыче».

Всего по теме диссертации опубликовано 46 работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

■I. Ермолов В. А. Исследование изменчивости оруденення с помощью стохастического моделирования показателей качества руд//Перспективы развития технологии подземной разработки рудных 'месторождений. — М.: МГИ, 1985.

2. Ермолов В. А. Особенности динамического моделирования месторождений штокверкового типа//Совершенствованне методов и средств подземной добычи руд при комплексном освоении месторождений.—М.: МГИ, 1985.

3. Е г s h о V V. V., Е г molo V V. A. Graphic Modelling of Deposits in the Process of Exploitation. Proceeding of APCOM-86, Pensylvania USA, 1936.

4. Ермолов В. А,, Трость В. M. Моделирование месторождений полезных ископаемых на ЭВМ. — М.: МГИ, 1987.

5. Ермолов В. А., Базанов А. Ф., Плотникова О. А. Моделирование месторождений полезных ископаемых в процессе их разработки//Изв. вузов. Геология и разведка. — 1987. — № 7.

6. Ершов В. В., Ермолов В. А. Основы динамической геометризации месторождений для управления качеством минерального сырья//Интенси-фикация технологических процессов рудоподготовки. — J1.: Механобр, 1,987.

7. Ершов В. В., Бедрина Г. П., Ермолов В. А. Автоматизированный комплекс геологического обеспечения рудоподготовки/УРазработка и применение систем автоматизированного проектирования и АСУ горного производства. — Алма-Ата: ИГД АН Каз. ССР, 1987.

8. Ермолов В. А., Базанов А. Ф., Мосейкин В. В. Геологическое обеспечение качества руд при проектировании горных работ на руднике//Про-сктирование и эксплуатация подземных рудников в сложных горно-геологических условиях. — М.: МГИ, 1987.

9. Ершов В. В., Бедрина Г. П., Ермолов В. А. Управление качеством руд на основе комплексного прогнозирования технологических показате-лей//Проектирование и эксплуатация подземных рудников в сложных гор но-геологичеекпх условиях. — М.: МГИ, 1987.

10. Ершов В. В., Бедрина Г. П., Ермолов В. А. Ситуационное моделирование процессов формирования качества руд//Обоснование параметров систем и комплексов горного оборудования горных работ. — М.: МГИ, 1987.

И. Ермолов В. А. Прикладные задачи геологического обеспечения управления качеством полезных ископаемых при добыче//Основы горнопромышленной геологии. — М.: Недра, 1988.

12. Ермолов В. А., Затырко В. А. Геотехпологическое картирование месторождений по контрастности минерального сырья/УОхрана недр и окружающей среды на основе комплексного использования минерального сырья и ресурсосберегающих технологий. — Усть-Каменогорск, 1889.

13. Ersov V V., Er mo lo V V. A. Geologisch-markscheiderischc Bestimmung der Erzqulität aut der Grundlage der dynamischer Lagcrstät-tenmodellierung. XXXIX. Berg-und Hüttenmännischer Tag. Bergakademie Freiberg. 1988.

Ii4. Ершов В. В., Ермолов В. А. Геолого-маркшейдерское управление качеством и запасами минерального сырья. — М.: МГИ, 1989.

■15. Ермолов В. А. Принципы построения комплексной системы управления качеством минерального сырья//Региональная научно-техническая конференция по проблемам добычи и обогащения руд. — Апатиты, 1990.

16. Ермолов В. А. Геологическое обеспечение качеств аруд при разработке ки.мберлитовых месторождений//Региона льна я научно-техническая конференция по проблемам добычи и обогащения руд. — Апатиты, 1990

»17. Ермолов В. А., Меньшиков Н. А. Геолого-технологическне зоны как основа повышения эффективности процессов рудоподготовки//Теория и практика проектирования строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников. — М.: МГИ, 1990.

18. Обоснование технологических сортов кимберлнтовых руд: Проблемы горнопромышленной геологии/К. 10. Аннстратов, А. М. Волков, В. А. Ермолов, А. И. Сельменев. — М.: МГИ, 1990

1'9 Ермолов В. А., Бедрина Г. П. Комплексная система управления качеством минерального сырья//Проблемы горнопромышленной геологии. — М.: МГИ, 1990.

20. Дремуха А. С., Ермолов В. А. Геологическое обеспечение управления качеством руд при проведении рудо-нодготовителытнх процсссов//Про-блемы горнопромышленной геологии. — М.: МГИ, 1990.

21. Ермолов В. А. Система геологическог ообеспечения при подготовке минерального сырья к обогащению с предконцентрацией и сортировкой руд//Изв. вузов. Геология и разведка.— 1990.— № 10.

22. Гальперин А. М., Ермолов В. А. Актуальные проблемы горнопромышленной геологии//Проблемы открытой разработки месторождений алмазов Якутии: Тр. Междунар. симпозиума.— Мирный, 1990.

23. Ермолов В. А., Рико В. Т. Геолого-технологическое картирование месторождений в системе управления качеством и запасами минерального сырья//Изв. вузов. Геология и 'разведка. — 1992. — № 12.

24. Гальперин А. М., Ермолов В. А. Некоторые проблемы горнопромышленной геологии//Изв. вузов Геология и разведка.— 1993. — ЛЬ 3

25. Ермолов В. А. Геолого-экологическое обеспечение качества досылаемых руд//Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: \\ГГУ. — 1992. — Вып. 2.

20. Ермолов В. А., Бедрина Г. П., Стехин Л. И. Горпо-.'^ко,югпческое обеспечение разработки рудных месторождсн1ш//Экологическ'ис проблемы горного производства, переработка и размещение отходов. — М.: .МГГУ, 1995.

27. Быховец А. П., Ермолов В. А. Геологомехнологическая оценка к\\-ногенных месторождений в системе рационального природопользования// Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов.— М.: МГГУ, 1995.

28. Ермолов В. А., Быховец А. Н. К вопросу обоснования технологи чески.х схем переработки сырья кхнпгепных честорождеинй//Горный пп формациоиио-аиалитичеекий бюллетень —М.: МГГУ.— 1995. — Вып. 1

29. Ермолов В. А. Геолого-экологлческая диагностика минерального сырья при управлении качеством руд//Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ. — 1995.— Вып. 2.

30. Ермолов В. А., Месхи Н. Ж. Динамическое моделирование техно генных образований в процессе их формнропппия//Гориый информационно аналитический бюллетень — М.: МГГУ. — 1995. — Вып. 5

3*

35