автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование технологий добычи и переработки флюритовых руд Бор-Ундурского ГОКа

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1. Геологические условия и характеристика руд Бор-Ундурского флюоритового месторождения.

1.2. Технологические и технические особенности горных работ и системы управления качеством добываемых

РУД.¿

1.3. Применяемая технология, оборудование и показатели обогащения руд.

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ И СХЕМЫ ВНУТ

РИРУДНИЧНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ДОБЫВАЕМОЙ РУДЫ.2.

2.1. Исследование геомеханической обстановки на Бор-Ундурском флюоритовом месторождении.

2.2. Разработка рекомендаций по совершенствованию систем разработки и внутрирудничной системы управления качеством при добыче флюоритовых руд.42.

3. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ

ФЛЮОРИТОВЫХ РУД СЛОЖНОГО ВЕЩЕСТВЕННОГО

СОСТАВА.

3.1. Исследование и прогнозная оценка обогатимости руд. .6.

3.2. Разработка рекомендаций по улучшению показателей и производительности обогатительной фабрики ГОКа Бор-Ундур.

4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ ТЕХНИКО

ЭКОНИМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПРЕДПРИЯТИ.¿

Сформировавшийся в середине 80-х годов в СССР и существующий ныне в России и странах СНГ дефицит в отечественном производстве плави-ковошпатовой продукции сохранится по прогнозам до 2010 года. Покрытие дефицита в настоящее время осуществляется и предполагается в перспективе за счет производства этой продукции на ГОКе Бор-Ундур в Монголии.

Сырьевая база ГОКа Бор-Ундур представлена шестью месторождениями флюоритовых руд; на одном из них - Бор-Ундурском - подземным способом добывается более 45% руды, необходимой для производства товарной продукции ГОКа Бор-Ундур.

Товарная продукция ГОКа Бор-Ундур представлена кусковыми и флотационными концентратами. Технологические схемы добычи и переработки руд для ГОКа Бор-Ундур разработаны еще в 70-80 годы. В настоящее время, несмотря на увеличение объемов производства относительно проектных (на 30-40 %), предприятие приближается к грани рентабельности. Это обуслови-лось, наряду с недостаточным учетом при проектировании усложнения геологических и горнотехнических условий ведения работ, увеличением затрат на материально-техническое и энергетическое обеспечение процессов производства, на решение социальных и экологических проблем . Ухудшение технико-экономических показателей работы ГОКа Бор-Ундур негативно сказалось и на работе потребителей его продукции в России и странах СНГ. Следует отметить, что в целом промышленность по добыче и переработке полезных ископаемых постоянно, а в последнее десятилетие особенно, подвергается негативному воздействию вышеуказанных факторов.

В связи с этим, вопросы совершенствования существующих технологий и технических средств добычи и переработки полезных ископаемых, а также поиск новых технологических решений, способствующих повышению (или по крайней мере сохранению на достигнутом уровне) эффективности и безопасности ведения горных работ являются актуальными.

Целью работы является установление зависимости физико-механических свойств руд от содержания в них фтористого кальция, а также деформационно-прочностных характеристик пород для совершенствования технологий и качества добычи и переработки флюоритовых руд.

Основная идея работы состоит в том, что определение параметров технологических процессов производства осуществляется с учетом изменения содержания полезного компонента в рудных массивах и связанных с ним деформационно-прочностных свойств руд.

Совершенствование технологий добычи и переработки плавиковошпа-товых руд, в соответствии с вышеуказанной целью, выполнено на основе решения следующих задач:

- анализ геологических условий месторождений и характеристик флюоритовых руд;

- анализ технических и технологических особенностей добычи и переработки и системы управления качеством добываемых руд и товарной продукции;

- исследование геомеханической обстановки при отработке плавико-вошпатовых руд на ГОКе Бор-Ундур;

- разработка и обоснование рекомендаций по совершенствованию систем разработки;

- разработка и обоснование рекомендаций по совершенствованию системы управления качеством добываемой рудной массы;

- разработка и обоснование рекомендаций по совершенствованию технологии обогащения и системы управления качеством товарной продукции;

- разработка и обоснование концепции технико-экономического развития ГОКа Бор-Ундур.

При решении поставленных задач использованы современные методы аналитических и экспериментальных исследований, опробованных в горной науке: стандартизированные методы определения физико-механических характеристик горных пород, методы теории упругости, методы геомеханических и маркшейдерских измерений и наблюдений, методы математической статистики и промышленных испытаний.

Работа выполнялась в соответствии с «Программой важнейших НИР по развитию техники и технологии добычи и обогащения руд цветных и редких металлов на 1985-1990 г.г. и на период до 2000 г.» и «Концепцией развития объединения СО «Монголросцветмет» на 1995-2000 г.г.» /1/. Поставленные задачи решались на примере Бор-Ундурского месторождения и рудника Бор-Ундур. Этот выбор обусловлен тем, что: балансовые запасы указанного месторождения составляют около 52% общих запасов месторождений ГОКа Бор-Ундур; рудник Бор-Ундур обеспечивает в настоящее время более 45% добычи руды, необходимой для ГОКа, а в перспективе - более 60%; Бор-Ундурское месторождение по геологическим и горнотехническим условиям является наиболее сложным из всех месторождений, эксплуатируемых на ГОКе Бор-Ундур.

На основе исследований получены новые научные результаты, представляющие научную значимость работы и состоящие в установлении эмпирических зависимостей прочностных характеристик плавиковошпатовых руд кварц-флюоритового состава от содержания в них фтористого кальция. Научно-методическая часть исследований состоит в разработке методики аналитических расчетов временных междуэтажных и междублоковых целиков и обнажений пород висячего бока при отработке крутопадающих рудных тел системами с магазинированием отбитой руды и подэтажным обрушением.

В результате исследований разработаны практические рекомендации: по усовершенствованию систем управления качеством рудной массы при подземной добыче флюоритовых руд и товарной продукции в технологии обогащения; по новой технологии брикетирования флотоконцентратов с упрочняющей сушкой в естественных условиях; по технологии вовлечения в переработку высококарбонатных плавиковошпатовых руд; по совершенствованию систем подземной разработки флюоритовых руд в условиях Бор-Ундурского 6 месторождения; по разработке концепции технико-экономического развития ГОКа Бор-Ундур. Некоторые внедренные в производство технические решения защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами Монголии. Экономическая эффективность от внедрения работ по совершенствованию технологий добычи и переработки флюоритовых руд составила 807 тыс. долларов США (долевое участие автора оценивается СО «Монголросцветмет» в 35% от общего объема).

Результаты исследований докладывались и обсуждались на различных научно-технических конференциях и совещаниях. По результатам исследований опубликовано 17 печатных работ, в т.ч. в описаниях 9 изобретений и патентов.

Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам ОА «Сиб-цветметНИИпроект» и кафедры ТПР МГГУ за ценные научные консультации, а также сотрудникам СО «Монголросцветмет» за постоянную помощь в проведении исследований и внедрении их результатов.

заключение

Диссертация является законченной научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для горнорудной промышленности научной и технической задачи по обоснованию взаимосвязи физико-механических свойств руд от содержания в них фтористого кальция, а также деформационно-прочностных характеристик, пород для совершенствования технологий добычи и переработки флюоритовых руд и повышения их качества.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполнен анализ геологических и геомеханических особенностей Бор-Ундурского месторождения флюоритовых руд, технологий горно-добычных работ и обогащения руд, в результате которого выявлены наиболее слабые звенья в схеме добычи и переработки руд и сдерживающие в целом технический прогресс на предприятии.

2. Установлены корреляционные связи прочностных характеристик плавикошпатовых руд от содержания в них фтористого кальция, которые аппроксимированы гиперболическими зависимостями первого порядка. Выявленные взаимосвязи использованы при обосновании рекомендаций по выбору систем разработки, схем буровзрывных работ, режимов переработки руд.

3. Разработаны методика и расчетные формулы параметров временных целиков и допустимых размеров обнажений пород висячего бока при отработке крутопадающих рудных тел. Это позволило выработать рекомендации по выбору систем разработки, способов управления горным давлением и управлять величинами потерь и разубоживания руды при добыче.

4. Предложены и внедрены в производство система разработки маломощных рудных тел и мероприятия, отличающиеся более низкими показателями разубоживания руд и повышенной безопасностью ведения горных работ. Способ защищен авторским свидетельством на изобретения СССР.

5. Разработана система управления качеством рудной массы при подземной добычи плавикошпаговых руд сложного строения, включающая: отработку маломощных залежей низкопрочных рудных жил без применения буровзрывных работ, на других рудных залежах применение продольно-кумулятивных зарядов ВВ в отбойных шпурах, управление устойчивостью пород висячего бока для снижения разубоживания руд, устройство усреднителышх складов в приемных бункерах обогатительной фабрики, выделение из общей массы крупнокусковой руды и породы, получение гравитационного концентрата, флюориговой флотации с шестью перечистками, повышение содержания СаР2 в концентрате до 97,1 %.

6. Разработана концепция технико-экономического развития ГОКа Бор-Ундур.

Частично результаты работы использованы проектной организацией «СибцветметНИИпроект», отдельные предложения и рекомендации, основанные на результатах исследований, внедрены или приняты к внедрению на производственных объектах СО «Монголросцветмет». Общая экономическая эффективность от внедрения разработок по совершенствованию технологий добычи и обогащения флюоритовых руд ГОКа Бор-Ундур оценивается в 807 тыс. долларов США (доля автора составляет 35% от общего объема).

1. Концепция развития объединения в условиях рыночной экономики на 1996-2010 г. г./ Монголросцветмет, т.1, Улан-Батор, 1996,-140 с.

2. Отчет о результатах детальной разведки за 1979-82 г.г. с подсчетом запасов на 01.07.82 г. Бор-Ундурского флюоритового месторождения/ Советская геологическая экспедиция в МНР, т.1, Улан-Батор, 1982,-298 с.

3. Проект постоянных кондиций на флюоритовые руды Бор-Ундурского месторождения, СибцветметНИИгфоект, т.1, Красноярск, 1981.-148 с.

4. Изыскание эффективных вариантов разработки рудных тед Бор-Ундурского месторождения /отчет о НИР, рук. Казьмин М.И., СибцветметНИИпроект, Красноярск, 1992.-172 с.

5. Проект «Горнообогатительный комбинат в районе Хар-Айрак» / СибцветметНИИпроект, т.Ш, книга 1, Красноярск, 1984.-252 с.

6. Адамский П.С., Комлев А.М., Потапенко В.Е. / Обогащение глинистой флюоритовой руды с использованием кремнефтористого натрия / Бюл. Цветная металлурнгия, 1967, №1, с. 24-25.

7. Багарский JI.A., Козин В.З. Системный анализ в обогащении полезных ископаемых, М.: Недра, 1978,-141 с.

8. Каташин Л.В., Фатьянов A.B., Леонов С.Б. Состояние обогащения флюоритовых руд в СССР. // Цветметинформация, М., 1972, с 24-31.

9. Анализ и обобщение рациональных способов рудоподготовки глинистых и слеживаемых руд. / Отчет Механобр, рук. Егорова H.A., Бортников A.B., Ленинград, 1981,-88с.

10. Ю.Протодьяконов М.М. Материалы для урочного положения горных работ, 4.1, Горные работы. М., 1926, -274 с.

11. П.Шевяков Л.Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1953.-728 с.

12. Агошков М.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений, М.: Недра, 1966, 663 с.

13. Именитов В.Р. Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений, М.: Недра, 1973.-464с.

14. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. Учебное пособие для ВУЗов спец. «Маркшейдерское дело», М., «Высшая школа», 1973.287 с.

15. Ушаков И.Н Горная геометрия, М., Госгортехиздат, 1962.-459 с.

16. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород Учебник для горных ВУЗов и фак. М.: Недра, 1967, -340 с.

17. Слесарев В.д. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948.-303 с.

18. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Углетехиздат, 1954.-384 с.

19. Букринский В.А., Коробченко Ю.В. Геометризация месторождений полезных ископаемых.-М.: Недра, 1977.-376 с.

20. Ломоносов Г.Г. Формирование качества руд при открытой добыче. М.: Недра, 1975.-224 с.

21. Борщ-Компониец В.И., Макаров А.Б. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. М.: Недра, 1986.-271 с.

22. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л.: Недра, 1977.-503 с.

23. РацМ.В. Структурные модели в инженерной геологии. -М.: Недра, 1973.-216с.

24. Борисенко С.Г. Копица Ф.А. Камерная система разработки в горнорудной промышленности. М.: Госгортехиздат, 1960. -400 с.

25. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. Наука, Алма-Ата, 1964. -175 с.

26. Баклашов И.В., Руппенейт К.В. прочность незакрепленных горных выработок. -М.: Недра, 1965. 102 с.

27. П1емякин Е.И. О паспорте прочности горных пород. В кн. «Измерение напряжений в массиве горных пород». Новосибирск, 1978, ч.1, с. 9-20.1. DO

28. Влох Н.П. Управление горным давлением на подземных рудниках. М.: Недра, 1994. -208 с.

29. Казикаев Д.М. Геомеханические процессы при совместной и повторной разработке руд. М.: Недра, 1981. 288 с.

30. Гудков В.Н., Васильев В.М., Николаев К.П. Прогноз и планирование качества полезного ископаемого. М.: Недра, 1976. -122 с.

31. Ершов В.В. Геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд. -М.: Недра, 1986. -261 с.

32. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. М.: Недра, 1974.-234 с.

33. Попов Б.Н. Технология и комплексная механизация разработки рудных месторождений. М.: Недра, 1970. 455 с.

34. ГОСТ 21153,0-75 и др. Породы горные. Методы физических испытаний: Сборник. Введ. с 01.07.76 до 01.07.81. Продлен до 01.07.92. - Содерж.: ГОСТ 21153,0-75 - ГОСТ 21153,7-75. Группа А09 /47/ СССР. -. М., Изд-во стандартов. -35 с.

35. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие пособие для ВТУЗов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1968. - 239 с.

36. Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок месторождений руд цветных металлов с неизученным процессом сдвижения горных пород / Министерство угольной промышленности СССР,ВНИМИ,-Л.,1986.-76с.

37. Подземная разработка железистых кварцитов / Бабаянц Г.М., Вертлейб Л.Б., Журин Н.Я. и др. М.: Недра, 1988. -168 с.

38. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. Киев, Наукова думка, 1972. -507 с.

39. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М., Высшая школа, 1968. 512 с.

40. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. М., Госстройиздат, 1960. 104 с.

41. Подготовка и отработка участка рудного тела № 5 (разрезы IV-^XIII) 3-го горизонта Бор-Ундурского месторождения / Рабочий проект, СО «Монголросцветмет», т.1, кн.1, Улан-Батор, 1985. -52 с.

42. А.С. СССР № Ю24591 МКИ Е21 С41/06; Е21 С27/22 Способ разработки месторождений полезных ископаемых и устройство для его осуществления / Агошков М.И., Рафиенко Д.И., Лысенко A.A. и др. // Б.И. -1983. №23.- с.

43. Шемякин Е.И. Использование подземного пространства как среды обитания человека -М.: Горный журнал, №8.-1995,-с.35-39.

44. Перспективы использования подземного пространства для размещения экологически вредных производств / Осипенко Ю.С., Казикаев Д.М., Фомин Б.А. и др. //М.: Горный журнал, №8.-1995,-с.39-41.

45. Перспективы комплексного использования недр и горных выработок на Коробковском железорудном месторождении КМА // Горшколепов Г.М., Журин С.Н., Казикаев Д.М. и др. // М.: Горный журнал, №7.-1999,-с. 5859.

46. Патент Монголии № 1157, МКИ Е21 F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / Бадамсурэн X., Пейхель Г.В., Лысенко A.A. и др. // П.М -1996.№5 с.21-22.

47. Чертков Ю.А., Лысенко A.A. Новая конструкция подземного гидропневмоаккумулятора // Сб. «Неделя горняка-99» (научный симпозиум), М.: МГГУ, -1999, с.

48. К вопросу приготовления взрывчатых веществ простого состава с добавкой алюминиевой пудры / Лайхансурэн Б., Чертков Ю.А., Пэгше Д.,

49. Лысенко A.A. // Сб. Материалы XXI конференции по горному делу. -Улан-Багор, 1998, с. 12-13.

50. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. -М.: Недра, 1974,-222 с.

51. Машуков В.И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им. -М.: Недра, 1976, 246 с.

52. Ватутин В.Ф., Машуков В.М. Инструкция по применению схем расположения шпуров при проходке горных выработок с использованием запрессовки устья врубовых шпуров. Новосибирск, 1971, с. 72-76.

53. Гурин A.A. Управление ударными воздушными волнами при взрывных работах. М.: Недра, 1978, -79 с.

54. Черниговский A.A. Применение направленного взрыва в горном деле и строительстве. М.: Недра, 1976, - 318 с.

55. Некоторые результаты исследования действия взрыва шпуровых кумулятивных зарядов / Ведунин В.Ф., Кропотов В.А., Бекетов П.Е., Николаев В.П. // В кн. «Взрывное дело», сб. № 54/11, -М.: Недра, 1964, с. 219-230.

56. Ершов В.В. Геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд. -М.: Недра, 1986, 261 с.

57. Лысенко A.A., Чертков Ю.А. Система управления качеством рудной массы при подземной добыче флюоритовых руд // Сб. «Неделя горняка-99» (научный симпозиум), М.: МГГУ, - 1999, с.

58. Митрофанов С.И. Исследование руд на обогатимость, М.: Металлургиздат, 1950,

59. Технологическая оценка и классификация плавиковошпатовых руд Юго-Восточного Забайкалья. -М., 1968,

60. Лысенко A.A., Храмов А.Н., Щекотов Н.Д. Внедрение технологий предварительного обогащения руд на предприятиях СО «Монголросцветмет» (Монголия), М.: Горный журнал, №2.-1999,-с.63-64

61. Технологическая инструкция по обогащению плавиковошпатовой руды на обогатительной фабрике ГОКа «Бор-Ундур» / Иссл. лаб. СО «Монголросцветмет», Бор-Ундур, 1997.-49 с.

62. Лосев М.И., Соколов Э.Г. Фото- и ренгенолюминисцентная обогатимость флюоритовых руд // Цветные металлы, 1979, № 5, с. 73-76.

63. Патент Монголии № 939. Отсадочная машина / Кутлин Б.А., Храмов А.Н., Лысенко A.A. / П.М. 19 .№ -с.

64. Эйгельс М.А. Основы флотации несульфидных материалов. М.: Недра, 1964.

65. Dobby G.S., Finch I.A. Flotation columns scale up and modelling CIM Bull, 1986. V.79.N889. P. 89-96.

66. Троицкий B.B. Промывка и обесшламливание полезных ископаемых. М.: Недра, 1980,280с.

67. Чертков Ю.А., Даваасамбуу Д., Лысенко A.A. и др. Промышленные испытания фильтра «Керамен» на плавиковошпатовых концентратах. Екатеринбург, Горный журнал, Известия ВУЗов, 1977. № 11-12. с. 189192.

68. Патент Монголии №1555 Гидродинамический очиститель газов / Лысенко A.A., Михайлов В.В., Лисовский Г.Д. / П.М. -1995 .№ с.

69. Патенг Монголии №1452 Способ сушки порошкообразного флюоритового концентрата угольным топливом / Лысенко A.A., Черников П.И., Кутлин Б.А. и др. / П.М. 1997 .№ -с.

70. A.c. № 979512 Способ получения окатышей плавикового шпата / Лысенко A.A., Киселева С.П., Рашкина О.С. // Б.И. -1982. № 45, с.

71. Патенг Монголии №938 Способ сушки сыпучих материалов / Бадамсурэн X., Кутлин Б.А., Лысенко A.A. и др. / П.М. 1995 .№ -с.

72. Лысенко A.A., Зимин A.B., Храмов А.Н., Щекотов Н.Д. Освоение колонных флотомашин в основной флотации на обогатительной фабрике ГОКа Бор-Ундур (Монголия), М. Торный журнал, №2.-1999,-с.48-50.

73. Foot D.G., McKay D.I., Huiatt I.L. Column flotation of chromatic and fluoride ores Can. Metall Quart, 1986, V.25. N1. P. 15-21.