автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Управление полнотой извлечения и комплексностью использования горнохимического сырья на основе горногеометрических моделей

§

О, На правах рукописи

ТРУНОВ Иван Трофимович

УПРАВЛЕНИЕ ПОЛНОТОЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И КОМПЛЕКСНОСТЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРНОХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ (на основе горногеометрических моделей)

Специальность 05.15.01- "Маркшейдерия"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Ростовском государственном строительно» университете.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гудков В.М., доктор технических наук, ст.науч.сотр.Шитарев В.Г., доктор технических наук, ст.науч.сотр.Руденко В.В.

Ведущая организация - Государственный институт горнохими ческого сырья (ГИГХС).

Защита состоится " 17- " у^гг*Гуи&. 1997 г. в _

часов на заседании диссертационного совета Д.053.20.01 при Мое ковском государственном открытом университете по адрес) 129805, г.Москва, ул.Павла Корчагина, 22, в ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московског государственного открытого университета.

Автореферат разослан " 3О " ^/¿^л?1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: доктор технических наук,

профессор Захаров Ю.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Уровень развития экономики государства н благосостояния населения во многом определяется количеством извлеченного из недр минерального сырья и произведенных из него продуктов, эффективностью решения проблем охраны окружающей среды и т.д.

В настоящее время в нашей стране добывается (причем свыше 50% открытым способом) несколько миллиардов тонн различных видов сырья. При открытых отработках месторождений полезных ископаемых разрушаются и перемещаются различными транспортными средствами десятки миллиардов кубометров вскрышных пород, которые в виде отходов размещаются вокруг карьеров. При переработке из рудных масс обычно извлекаются наиболее ценные компоненты, количество которых не превышает 10-15% от всего объема добытого сырья. Остальные 85-90% в виде отходов (пульпы) направляются в шламохранилища, размеры которых достигают сотни квадратных километров. Эти отходы, а также выбросы пыли, газа и жидких веществ занимают огромные площади земель и уничтожают их плодородные почвы, загрязняют атмосферу и водный бассейн, значительно ухудшают условия жизнедеятельности животных, растений, состояние антропогенных систем и т.д. Отрицательные последствия на окружающую среду от различных видов отходов настолько велики, что они сопоставимы в некоторых случаях лишь с геологическими катастрофами.

Проблемам рационального и полного использования минеральных ресурсов в нашей стране уделяется первостепенное внимание и в различных документах отмечается, что для их решения необходима комплексная переработка сырья, повышение качества добытых масс, промежуточных полупродуктов и отходов, сокращение потерь полезных компонентов (при добыче и обогащении), широкое использование вторичных ресурсов (вскрышных пород и хвостов обогатительных фабрик) для производства строительных материалов и т.д.

Эта проблема очень сложная, многопрофильная, состоит из широкого круга научных направлений, изучалась достаточно глубоко многими научными подразделениями в нашей стране и за рубежом. За последние десятилетия созданы (на базе этих научно-

исследовательских работ) новые эффективные технологии, различ ные методики управления качеством рудных масс и нормировани потерь руд, предложены мерюприятия по повышению комплексно сти освоения минеральных ресурсов, производства из отходов раз личных рентабельных попутных продуктов и т.д. Накоплен боль шой опыт внедрения этих работ, что позволило значительно увели чить эффективность использования полезных ископаемых (в то! числе сложных и труднообогатимых).

Однако общее количестио потерь полезных компонентов и от ходов остается высоким и они не снижаются . Анализ показывав! что это положение обусловлено не только исключительной сложно стью свойств полезных ископаемых, но и тем, что большинство ис следований проводилось по отдельным стадиям технологическо цепи добычи и переработки рудных масс, без взаимосвязи с други ми стадиями, при устаревших методах разведки минерального сы рья, планирования горных работ, формирования качества рудны масс и отходов, контроля за производством различных технолог* ческих процессов (в том числе горных) и т.д., из-за чего в промыт ленных условиях не реализуются с необходимой надежностью на* более эффективные результаты исследования и технические реш« ния.

Установлено, что количественные и качественные потери, во: никающие при производстве из минерального сырья продукта взаимосвязаны по всем стадиям добычи и переработки руд и зав* сят от качества рудных и промежуточных масс и характеристи процессов сквозного технологического цикла (СТЦ) "недра - карье (рудник) - переработка - отходы - продукты". Данные взаимосвяз означают, что изменение какой-либо характеристики качества рух ной (промежуточной) массы или технологического процесса на о/ ной стадии неизбежно влияет на другие, и в первую очередь на о( щее количество потерь полезных компонентов, их структуру и кс нечные результаты (в том числе комплексное использование миш ральных ресурсов и охрану окружающей среды).

В связи с вышеизложенным актуальность исследований колич< ственных и качественных потерь по всем стадиям СТЦ очевидна.

Цель исследования - разработать теоретическое обоснование комплексный метод управления полнотой извлечения и качество! многокомпонентных масс (рудных, промежуточных и отходов)

сквозном технологическом цикле, обеспечивающих сокращение потерь, рациональное и безотходное использование минерального сырья.

Основная идея работы заключается в определении (на базе созданных горногеометрических и математических моделей систем показателей многокомпонентных масс и их потерь) закономерностей и способов формирования в сквозном технологическом цикле (включая методы контроля по ег о стадиям) различных рудных шихт такого состава и качества (оптимального), при которых создаются условия для решения этой проблемы.

Методы и объекты исследований. Многофакторность взаимосвязей потерь, возникающих на всех стадиях (СТЦ) образует сложную систему, для исследования которой необходима глубокая изученность природных свойств различных многокомпонентных масс, характеристик технологических процессов, причин и источников всех видов количественных и качественных потерь. Формализация и анализ данной системы (при помощи горногеометрических и математических моделей) в совокупности с автоматизацией процессов СТЦ и информационными технологиями позволяют разработать комплексный метод управления полнотой извлечения и качеством различных масс СТЦ. При создании моделей этих масс использованы следующие методы исследования: теория векторно-градиентного поля, многомерный статистический анализ показателей полезных ископаемых, потоков рудных и промежуточных масс, хвостов и отходов; теория информационных технологий и исследования операций; теория моделирования процессов; системный анализ технико-экономических показателей; анализ состояния эксплуатационной разведки; анализ методик определения кондиций руд, нормирования их потерь и разубоживания при открытых отработках полезных ископаемых, управления качеством рудных шихт с позиций повышения извлечения полезных компонентов и качества отходов; обобщение практических и теоретических решений и т.д.

Объектами исследования служат крупнейшие месторождения горнохимического сырья, разрабатываемые открытым способом. Совокупность выполненных результатов исследования и разработок позволяет осуществить решение крупной научной проблемы: повышение извлечения полезных компонентов (при добыче и перера-

ботке), полного и рационального использования минеральных ре сурсов для производства различных рентабельных продуктов.

Автором защищаются следующие основные научные положения:

1.Созданные горногеометрические и математические модел!^ рудных и промежуточных масс (отличающиеся тем, что они форма лизуют процессы сквозного технологического цикла) позволяют определить систему взаимосвязей всех видов потерь, возникающие на различных стадиях СТЦ, разработать их классификацию и уста новить закономерности сокращения управляемых потерь.

2.Разработанный комплексный метод формирования качеств; рудных и промежуточных масс оптимальных уровней (отличаю щийся тем, что его обоснованием являются параметры моделе! управляемых потерь, система их взаимосвязей в СТЦ и созданньк автоматические способы контроля процессов добычи сырья, еп первичной переработки и утилизации отходов) обеспечивает со кращение потерь полезных компонентов и безотходное использова ние этих масс.

3.Созданная методика технико-экономического анализа (на баз< горногеометрических и математических моделей систем показате лей масс сквозного технологического цикла) позволяет обоснован рациональное и полное использование минеральных ресурсов (в tos числе вскрышных пород) для производства наиболее рентабельны: основных и попутных продуктов и установить закономерности из менения экстремальных значений и кондиций рудных масс в зави симости от ценности произведенных из них продуктов.

4.Методологические основы определения и нормирования по терь руд по параметрам горногеометрических моделей и предель ным значениям показателей полезных ископаемых обеспечивают (i совокупности с информационными горными технологиями и авто матизированным управлением выемочно-погрузочными механиз мами) эффективный контроль процесса добычных работ и опта мальное соотношение между взаимосвязанными количественным! и качественными потерями.

5.Созданная методика определения плотности сети разведоч ных скважин (в соответствии с критерием оптимизации затрат н; разведку и ущербом от количественных и качественных потерь

обусловленных недостаточной разведанностью различных видов сырья) обеспечивает рациональное использование минеральных ресурсов (в том числе вскрышных пород).

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

A) Разработаны новые горногеометрические модели показателей полезных ископаемых, характеризующие сложность их строения, позволяющие установить систему взаимосвязей количественных и качественных потерь при добычных работах на карьерах, автоматизировать эти процессы и создать информационные технологии управления качеством рудных масс.

Б) Теоретически обоснован способ определения потерь и разу-боживания по параметрам их моделей, который позволяет прогнозировать эти потери, рассчитать их вероятностные значения и оптимальные технологические поверхности и (в сочетании с автоматизированными методами управления механизмами и информационными технологиями) контролировать процесс отработки полезных ископаемых и качество рудных масс.

B) Созданы математические модели потоков рудных и промежуточных масс, которые позволяют определить дифференцированное извлечение полезных компонентов из каждого сорта и типа руд, входящих в шихту, установить взаимосвязи количественных и качественных потерь, возникающих на этих стадиях, с характеристиками сырья и технологическими процессами.

Г) Предложена (основанная на этих взаимосвязях) методика классификации всех видов количественных и качественных потерь, позволяющая обосновать условия и способы их направленного сокращения, формирование оптимальных уровней качества различных рудных и промежуточных масс (в том числе отходов), обеспечивающие комплексное освоение горнохимического сырья.

Д) Предложены радиометрические способы управления качеством нерадиоактивных видов горнохимического сырья на стадиях рудоподготовки и первичной переработки, которые обеспечивают оптимальные уровни количественных и качественных потерь на этих стадиях.

Е) Разработан автоматизированный способ определения основных характеристик жидких масс (отходов обогащения), позволяю-

щий установить состав этих масс (вещественный и гранулометрический), закономерности отделения от них твердых частиц, их размещение по дну хвостохранилища и обосновать способы утилизация данных видов вторичного сырья.

Ж) Предложена методика управления качеством вскрышнью пород (при их отработке и сортировке), обеспечивающая освоение значительной части этих пород (свыше 50%) для производства рен табельных строительных материалов.

3) Создана методика технико-экономического анализа в соот ветствии с оптимальными уровнями качества различных масс СИ (т.е. на базе горногеометрических и математических моделей), по зволяющая обосновать условия и эффективность рационального \ безотходного освоения минеральных ресурсов (в том числ< вскрышных пород).

И) Разработана методика оптимизации сети разведочных сква жин в зависимости от ущерба от потерь, обусловленных недоста точной изученностью полезных ископаемых.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводо! и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается:

-комплексным характером работы, включающей анализ I обобщение опыта внедрения отдельных разработок (теоретически* и экспериментальные исследования, апробацию в производствен ных условиях по многим горнохимическим предприятиям);

-удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов ( фактическими показателями работы предприятий;

-апробацией разработанных методик и документов по обоснованию кондиций и нормативов потерь полезных ископаемых;

-практическим многолетним использованием горными предприятиями (подотраслями "Горнохимпром", "Сера", "Галургия" я т.д.) методических разработок, пособий и инструкций, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора;

-экономической эффективностью, достигнутой при внедрения результатов исследования в производство и при проектировании предприятий горнохимнчсск эго сырья.

Научное значение диссертации состоит в разработке теоретических основ и комплексного метода управления полнотой извлечения и качеством многокомпонен тных масс в сквозном технологическом цикле, обоснованных технических и экономических решений по оп-

тимизации: всех видов количественных и качественных потерь этих масс, параметров кондиций полезных ископаемых и сети разведочных скважин, качества вторичного сырья и вскрышных пород - для сокращения потерь полезных компонентов, комплексного использования минеральных ресурсов и производства из них различных рентабельных продуктов.

Практическая ценность работы. Разработанный комплексный метод управления полнотой извлечения и качеством многокомпонентных масс в сквозном технологическом цикле позволяет решить широкий круг практических задач при разведке, добыче, рудоподго-товке, обогащении руд и утилизации отходов: 1) создана методика определения всех видов количественных и качественных потерь в СТЦ, их классификация в зависимости от взаимосвязей с показателями рудных масс и характеристиками технологических процессов; 2) предложены способы повышения полноты извлечения и управления качеством различных масс на всех стадиях СТЦ, обеспечивающие: а) сокращение потерь полезных компонентов в 1,1-1,3 раза, б) полное использование отходов: качественных (свыше 50% пород вскрыши и около 80% хвостов обогатительных фабрик) - для производства большого количества (по крупным предприятиям свыше 10 млн.т в год) рентабельных попутных продуктов (различных строительных материалов и удобрений), некачественных (остальную часть) - для закладки отработанного пространства и рекультивации земель, в) снижение предельных значений полезных компонентов и перевод большого объема некондиционных полезных ископаемых в кондиционные; 3) создана методика технико-экономического анализа (в соответствии с оптимальными уровнями качества различных масс СТЦ), позволяющая установить: а) условия рационального использования минеральных ресурсов, б) высокую экономическую эффективность производства основных и попутных продуктов при комплексном освоении недр (для крупных предприятий прибыль от произведенных дополнительных продуктов составит свыше 100,0 млн.руб. в год в ценах 1990 г.), которая быстро окупит не только рост затрат на применение сложных (селективных) схем добычи и первичной переработки рудных масс, но и затраты на строительство предприятий стройиндустрии, охрану окружающей среды и т.д., в) нормативы количественных и качественных потерь, оптимальные параметры кондиций руд и сети разведочных скважин, обеспечи-

вающих рациональное и безотходное освоение минеральных ресурсов; 4) разработаны эффективные автоматизированные способы контроля технологических процессов добычи и переработки рудных масс, состояния отходов в хвостохранилищах и их утилизацию, обеспечивающие выполнение предложенных разработок и технических решений.

Реализация работы. Внедрены следующие результаты исследований:

а) нормативы потерь и разубоживания оптимальных уровней качества добытых рудных масс при отработке серных (Роздольский и Гаурдакский комбинаты), калийных (Калушский комбинат), фосфоритовых (Брянский, Верхне-Камскии, Чилисайский заводы), бо-ратовых (Индерское рудоуправление) и целестиновых (Гаурдакский комбинат) месторождений;

б) технические решения и рекомендации по обоснованию оптимальных уровней качества шихт и промежуточных масс, способов рудоподготовки, сокращению потерь полезных компонентов при переработке и рентабельного использования отходов обогатительных фабрик (при добыче и переработке серных и целестиновых

руд);

в) технико-экономическое обоснование по повышению качества вскрышных пород и их использованию для производства ценных строительных материалов (Роздольское, Гаурдакское и Тырныауз-ское ПО);

г) изменение кондиций руд и перевод значительного объема забалансовых запасов (например, по Подорожненскому серному месторождению до 20,0 млн.т руд) в балансовые по серным и целести-новым месторождениям;

д) извлечение неосновньгх компонентов (целестина из серных руд на Гаурдакском ПО).

Экономический эффект от внедрения нормативов потерь и разубоживания (которые снижены в 2 раза) и частичного использования отходов составил свыше 10,0 млн.руб. (в ценах 1990 г.). Полное использование отходов (что планируется на Тырныаузском, Роз-дольском и Гаурдакском ПО) позволяет получить от них высокую прибыль (свыше 100,0 млн.руб. в год в ценах 1990 г.), которая за 2-3 года окупит все затраты на строительство новых объектов и предприятий строй и ндустрии.

Результаты работы а) использованы научно-исследовательскими (ГИГХС, ВНИПИ "Сера", Калушский филиал ВНИИ "Галургия") и проектными (Горхимпроект, Гипростром, Кавжелдорпроект) организациями при разработке отраслевых методических указаний и проектных документов; б) рекомендованы к широкому внедрению (МВ и ССО РФ); в) применяются в виде методических пособий в учебном процессе. На Всероссийском конкурсе награждена Дипломом 1-й степени (Томск, 1984).

Апробация. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на Всесоюзных и Республиканских конференциях: Москва, 1980-1984; Киев, 1977-1981; Томск, 1984; Калуш, 1973-1976; Нов.Роздол, 1978-1989; Свердловск, 1972-1978; Новочеркасск, 1976, Люберцы, 1972-1978; Тыр-ныауз, 1990; на конференциях вузов и технических совещаниях: Люберцы, 1979-1983; Нов.Роздол, 1970-1990; Калуш, 1976-1977; Брянск, 1979; Гаурдак, 1981-1989; Львов, 1978-1986; Ростов-на-Дону, 1973-1997; работа демонстрировалась на ВДНХ (Москва, 1980, 1982), в Томске, 1984 (Всероссийская выставка) и в Ростове-на-Дону, 1983 (выставка научных работ Северо-Кавказского региона).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 63 работы (в том числе 3 монографии, 3 авторских свидетельства, 2 патента). По результатам исследования написано 58 отчетов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 254 наименований, содержит 333 страницы машинописного текста, 36 рисунков и 49 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние изученности проблемы и задачи исследования

Рациональное и безотходное использование полезных ископаемых - центральная проблема горных отраслей и всего народного хозяйства. Поэтому разработке этой проблемы посвящено очень большое количество работ различных научных организаций (ИП-КОН, ИГД РФ и стран содружества, ВИОГЕМ, НИКМА, ГИГХС, ВНИМИ, ВНИИ "Галургия", ВНИПИ "Сера", ВНИИ "Цветмет",

УНИПРО "Медь", МНТК "Мезанабр", МГИ, СГИ, ЛГИ, ДГИ, КГИ, МРГИ, ВЗПИ, НПИ, ЮТИ, АПИ, ДЛИ, СОГМИ, ВНИПИ "Пром-технология", ВНИПИ "Стройсырье" и т.д.), крупных ученых и специалистов. По тематике эти работы можно подразделить на следующие традиционные направления: 1) исследование вещественного состава минерального сырья и свойств его различных компонентов; определение закономерностей размещения и моделирования показателей полезных ископаемых; 2) оценка точности подсчетов запасов минеральных ресурсов и расчет плотности сети разведочных скважин; 3) разработка методов экономической оценки месторождений полезных ископаемых, определение ценности и кондиций различных сортов руд; 4) изучение качества сырья и разработка теории усреднения его состава и свойств при добыче и переработке; 5) рациональное использование минеральных ресурсов и обоснование схем и систем их отработки; 6) разработка методов определения и нормирования полноты и качества (в том числе разубоживания) выемки минерального сырья; 7) исследование технологических свойств рудных масс, разработка эффективных схем рудоподготов-ки и обогащения; 8) утилизация отходов обогатительных фабрик; 9) использование вскрышных пород; 10) рекультивация земель; 11) охрана и экология окружающей среды; 12) создание законодательных и юридических документов о недрах.

Начиная с 70-х годов решения вопросов по всем этим направлениям значительно усложнились, т.к. стали заметно увеличиваться потери и отходы и их отрицательное влияние на окружающую среду (из-за ухудшения горно-геологических условий и технологических характеристик руд), использование отходов переработки руд и вскрышных пород для производства рентабельных попутных продуктов, экология и охрана окружающей среды, информационные технологии управления качеством руд и т.д. Важное место в схемах первичной переработки рудных масс заняла рудоподготовка, позволяющая автоматически (на основе радиометрических методов опробования и сортировки) отделять из рудного потока (с радиоактивными свойствами) до 20-30% пустых пород и в определенной степени разделять его на технологические сорта. Подсистема рудопод-готовки является составной частью общей системы управления качеством различных многокомпонентных масс (рудных, промежу-

точных, отходов) на всех стадиях производства из них разных продуктов.

Многогранность и масштабность проблемы повышения полноты извлечения и комплексности использования минеральных ресурсов, расширение и усложнение ее научных направлений и технологических систем производственно-территориальных комплексов (ТПК), сложность изменений в окружающей среде на территориях горноперерабатывающих предприятий, взаимосвязи различных систем ТПК с социально-общественными аспектами предопределили новый подход к решению задач горного производства. Его основой является исследование всей совокупности объектов как взаимосвязанной и взаимодействующей системы и решение главной стратегии: создание безотходных технологий и наиболее эффективное использование природных ресурсов.

В трудах крупнейших ученых и специалистов горного профиля (академиков АН СССР и РФ Н.В.Мельникова, В.В.Ржевского, М.И.Агошкова, К.П.Трубецкого, проф., д.т.н. Я.М.Адигамова, А.И.Арсентьева, Ю.П.Астафьева, Б.Н.Байкова, П.Э.Зуркова, Г.ГЛомоносова, М.Г.Новожилова, М.Е.Певзнера, Е.И.Панфилова, П.И.Томакова, А.М.Сиразутдинова, Н.В.Симакова, Б.А.Симкина,

A.А.Сергеева, В.А.Шестакова, В.Г.Шитарева, В.С.Хохрякова,

B.И.Горлова, Б.П.Юматова, Е.Н.Барбот де Марти и др.) определены основные принципы наиболее эффективного и безопасного извлечения минерального сырья, разработаны поточные и циклично-поточные информационные технологии с комплексной механизацией и частичной автоматизацией горных работ, новые способы рыхления руд и пород и т.д.

Особое значение в решении этой проблемы отводится вопросам управления качеством рудных масс, стабилизации их состава (с позиций усреднения) по основным показателям и характеристикам (в том числе технологической минералогии), разработке методов нормирования и планирования полноты выемки полезных ископаемых (с учетом потерь, обусловленных противоречивыми свойствами различных сортов руд). Эти вопросы рассмотрены в трудах известных ученых: проф., д.т.н. П.П.Бастана, В.М.Гудкова, Д.И.Боровского, В.П.Журавлева, М.В.Васильева, Е.И.Азбеля, В.В.Ершова, М.Б.Естаева, А.К.Курманкожаева, В.Н.Попова, Б.М.Жаркимбаева, В.Н.Зарайского, П.П.Залепухина, А.А.Гармаша,

К.П.Николаева, А.Д.Школьникова, А.А.Ещенко, Ю.Н.Ермолина Ф.И.Грачева, В.В.Осмоловского, В.Н.Труфанова, Н.Г.Родзянко Б.В.Смирнова, С.С.Резниченко, Г.В.Секисова, О.Н.Салманова Л.П.Соколова, К.Лешке, Марии и Марека Стефанских, К.Карле, П Пьери, Х.Кюна и др.

Глубокие исследования проведены по повышению извлечена полезных компонентов при переработке рудных масс (особенж труднообогатимых). Эти исследования позволили создать новые ав томатизированные способы оперативного контроля и управлени: качеством при сортировке и обогащении различных шихт.

В трудах крупнейших ученых и специалистов этого профши (академиков АН СССР и РАН Б.НЛаскорина, В.И.Ревнивцева В.А.Чантурия, чл.-кор. АН СССР И.А.Турчанинова, проф. д.т.н Л.А.Барского, В.И.Классена, В.НЛыгача, В.А.Мокроусова Б.М.Равича, Г.Д.Краснова, В.З.Персиц, Е.И.Крапивского И.Д.Кривошеева, Е.ПЛемана, А.П.Татарникова, Ю.Б.Генкина О.П.Иванова, В.А.Лилаева, С.С.Гусева, Л.Д.Ратобыльской В.В.Кононова, Л.И.Ратмировой, В.Г.Яворского, В.П.Окладникова 1 др.) разработаны новые способы рудоподготовки (основанные н; принципах гамма-нейтронных, рентгенорадиометрических, радио метрических, фотометрических, высокочастотных и других свойсп различных руд, пород и компонентов) и обогащения рудных ших (магнитная флотация, электрофлотация, флотация в гидроциклонах ферромагнитная флотация, гравитационные, гидрохимические комбинированные), новые аппараты, отсадочные машины, различ ные способы сепарации (пенные, радиометрические) разных много компонентные масс, новые реагенты и процессы с применением со временных сорбционных и экстракционных технологий. Эти разра ботки позволили обосновать основные принципы создания малоот ходных технологий (в том числе и при переработке труднообогати мых руд).

Важное место при решении вопросов комплексного использо вания минеральных ресурсов занимает разработка достаточно со вершенных многомерных математических моделей показателей по лезных ископаемых и технологических процессов, позволяющи) формализовать эти процессы, обосновать наиболее эффективны« технические решения, оптимизировать режим работы совокупное™ объектов как единой производственно-технологической системы.

Методы моделирования многообразны. Анализ этих методов показал, что проф.П.К.Соболевский, его ученики и последователи (проф., д.т.н. П.А.Рыжов, Г.Н.Вилесов, И.Ф.Францкий,

A.В.Вистелиус, И.Н.Ушаков, Д.А.Казаковский, ПЛ.Каллистов,

B.А.Букринский, Д.А.Родионов, В.В.Померанцев, А.А.Трофимов, А.Ж.Машанов, В.М.Гудков, Л.И.Четвериков, И.И.Шарапов, А.И.Осецкий, А.Б.Каждан, В.И.Кузьмин и др.) создали классическую теорию о геометризации месторождений полезных ископаемых. На основе этой теории в работах известных ученых и специалистов (проф., д.т.н. В.З.Пащенкова, В.В.Ершова, Е.П.Тимофеенко, А.М.Марголина, В.А.Попова, В.М.Калиннченко, Ю.В.Коробченко, А.В.Гальянова, Д.И.Боровского, Ю.В.Кноринга, М.Парка,

A.В.Канцеля и др.) созданы различные математические модели (с применением многомерного статистического, системного, факторного и регрессивного анализов) для решения инженерных задач при разведке и отработке полезных ископаемых.

Проф., д.т.н. В.З. Пащенковым разработаны и сформулированы важные условия оценок подобия созданных моделей основным характеристикам геологических объектов, позволяющих обосновать правомерность любых методов моделирования этих объектов и полученных результатов исследования.

В последнее десятилетие на базе геометризации месторождений созданы методологические основы управления качеством руд при их добыче и обогащении (проф., д.т.н. А.К.Курманкожаев,

B.В.Руденко и др.). Благодаря вышеприведенным работам в определенной степени сокращены потери при добыче и переработке, а также снижено количество отходов. Однако общее количество потерь и отходов остается высоким.

Анализ показывает, что это положение обусловлено не только исключительной сложностью и специфичностью природных характеристик сырья, но и тем, что большинство исследований проводилось по отдельным стадиям технологической цепи добычи и переработки полезных ископаемых, без взаимосвязи с другими стадиями, при устаревших методах планирования и контроля за производством различных работ (в том числе горных). Ряд научных исследований детально не разработаны или не освоены на предприятиях, кроме того, предложенные модели в основном локальные и позво-

ляют оптимизировать процессы лишь по плановым показателям I пределах 1-2 стадий.

При решении этих вопросов не разработаны методики оцеша параметров, источников и причин различных видов количественны; и качественных потерь, возникающих по всем цехам горноперера батывающих предприятий, не определена их структура и взаимо связи, не учитываются вопросы формирования качества промежу точных масс и отходов, не разработана классификация всех видо] потерь и методика, которая позволила бы установить дифференци рованное (общее и структурное) извлечение полезных и вредны? компонентов из каждого сорта и типа руд, входящих в усредненнук шихту, определить количество полученных из них различных про межуточных и конечных продуктов, оценить эффективность каждо го процесса и мероприятия (в том числе усреднения) и т.д. Без ре шения этих вопросов невозможно обосновать оптимальные уровш качества различных масс на всех стадиях технологического цикл, "карьер - переработка - отходы - продукты", обеспечивающие со кращение потерь полезных компонентов, наиболее эффективное I комплексное использование минеральных ресурсов. Кроме того проблема управления качеством этих масс до оптимальных уровне{ требует разработки достаточно эффективных автоматизированные методов контроля за процессами производства работ на всех стади ях (особенно горной и при утилизации отходов), т.к. существующш методы контроля неэффективны, из-за чего возникают сверхнорма тивные количественные и качественные потери и не решаются во просы оптимизации качества рудных масс.

Все вышеприведенные аспекты не учитываются и при расчет« кондиций полезных ископаемых. Причем нередко в балансовые за пасы включаются породные прослойки значительной мощности контакты и контуры этих запасов принимаются без экономической обоснования, без оптимизации качества масс и без учета влиянш руд и предельными значениями на решение вопросов комплексной использования минеральных ресурсов. Из произведенного анализ« следует, что проблема комплексного использования недр очен« сложна и многогранна, что многие природные, технические и эко номические аспекты этой проблемы не изучены и не разработаны.

Для решения этих вопросов необходимо разработать различные модели изменяющихся в пространстве и во времени (под действием

Пошсрч

Рис.1. Структурная дифференциальная функция изменения векторов(уклонов)

В силу этих свойств, непосредственной связи зависимости (3) с характеристиками графической модели показателей полезного ископаемого (системой изолиний) функции &(Ь) и сг(р) являются математическими моделями изменчивости контактов руд.

Частные значения 1Т,РТ,(5Т функции (3) являются параметрами технологических поверхностей, т.к. перемещение механизмов, применяемых при отработке породы в кровле пласта (руды в почве), производятся только в определенном направлении под углом наклона. Затем с целью уменьшения отклонений а изменяются уклон и направление перемещения механизмов (бульдозеров, экскаваторов, механических рыхлителей и т.д.). По результатам маркшейдерских съемок установлены значения £Т,РТ,/3Т, которые равны некоторым фиксированным величинам - параметрам функции (3) технологических поверхностей. Отклонения отметок контактов руд от этих поверхностей характеризуют потери П и разубоживание г, обусловленные изменчивостью морфологии полезного ископаемого. Технологические поверхности в зависимости от качества сырья удобно располагать на различных уровнях И над средней плоскостью. При изменении Я меняются объемы Я и г:

П=Рпф,5ак±И)п2, г=Рг(~0,5 ак+И)п2. (7)

Параметр Я зависит от сложности морфологии месторождения и сложности размещения полезного компонента в зоне изменчивости контактов. Поскольку изменчивость показателей в этой зоне случайная, то целесообразно установить значения "Я" и оценить потери при помощи статистических свойств. Из этих свойств следует, что математическое ожидание М(£п) линейных потерь (разубожи-вания) характеризует интеграл вида

М{2„)=]р{И)^и = Р , (8)

функция нормального распределения случайных вели-

(И\ где Ф —

\<г)

чин.

При изменениях значений Я изменяется содержание полезного компонента Ст в плоскости технологической поверхности Рт в объемах (17+г) и по площадям потерь Р„ и разубоживания Рг:

KJ =7"-; И~-ak(0,5±Hd): (9) Ся Л + г

Pn=PrHd-, Pr=P7( 1-ЙУ, (10)

где - значение if в долях;

Cp,Cr- содержание полезного компонента соответственно в рудах зоны изменчивости в боковых породах.

При Cf=Cg (где Q - бортовое содержание полезного компонента, методика расчета которого выполнена в последующей главе) параметры технологической поверхности, объемы П, г и (П+г) - оптимальные. Эти параметры и объемы рассчитываем по формулам (6)-(10), и они являются нормативными. Из-за трудностей управления механизмами, применяемыми при отработке породы в кровле пластов (руды в почве), образуются сверхнормативные потери Пс и гс, которые в несколько раз превышают нормативные.

Для ликвидации сверхнормативных Пп гс необходимо рассчитать конкретные параметры оптимальных технологических поверхностей, автоматизировать механизмы (бульдозеры, рыхлители, экскаваторы и т.д.) и разработать прямые методы определения параметров всех видов потерь и разубоживания, позволяющие контролировать эти потери непосредственно в процессе отработки пород и руд по контактам месторождений.

Используя предложенную методику, по результатам геолого-маркшейдерских съемок бортов и поверхностей рудных уступов (в процессе бурения взрывных скважин, зачистки пород в кровле пласта и т.д.) и результатам опробования руд по этим местам находим конкретные параметры оптимальных технологических поверхностей. Механизмы целесообразно оборудовать копирными автоматическими системами. Эти системы (включающие лазерные излучатели, фотоприемные устройства, следящие и корректирующие подсистемы) обеспечивают автоматическое движение механизмов по заданному направлению и уклону, соответствующим параметрам технологических поверхностей, и позволяют ликвидировать сверхнормативные Пс, гс. Одновременно производятся геолого-маркшейдерские съемки уступов, опробование рудных участков, замер параметров площадей потерь Рп и разубоживания, расчет фактических значеннй сг„, сгг, И, Hj и т.д. Затем по формулам (6)-

(10) находим фактические потери Пф и разубоживание Гф, обусловленные изменчивостью контактов руд, и сравниваем их с расчетными (нормативными). Значения сг„, о> можно установить и по параметрам функций (3), (8) (произведя их преобразование), корректируя эти значения по результатам съемок.

От изменчивости контактов руд и вмещающих пород зависит и ошибка аналогии та определения запасов руд и их потерь. Установлено, что эта ошибка обусловлена невскрытыми формами контактов руд, расположенных несимметрично по отношению к вскрытым.

В общем виде

+ (11)

где К- число интервалов между разведочными скважинами (точками замера показателей руд);

ег„, А- соответственно среднеквадратичное значение невскрытой изменчивости морфологии руд и коэффициента ее несимметричности по отношению к вскрытой.

Следовательно, функции (3), (4) позволяют исследовать изменчивость контактов руд, установить ее влияние на потери П и разубоживание г, формализовать процесс отработки (зачистки) пород по контактам, определить взаимосвязи между П, г и содержанием полезного компонента в объеме (П+г) и в плоскости отработки, оценить точность подсчета запасов руд и объемов Пи г.

Моделирование качественных показателей сырья и его потоков. Исследование потерь при промышленном переделе

Для всех качественных показателей руд интегральные и дифференциальные функции (3), (4) характеризуют формирование общих и частных средних этих показателей, их варьирование, корреляцию между различными показателями, вид функциональной регрессии и т.д.

Качественные показатели С, имеющие размеры (параметрические) и образующие полезное ископаемое (их вещественный, минералогический и химический составы и т.д.), по каждому значению

мощности полезного ископаемого и по любым их объемам Д взаимосвязаны условием

JOCj- 100%-const, C0~m-LC„ (12)

В силу этого условия (замкнутая система) между различными показателями С0, Сн всегда существуют корреляционные связи, а между С о, и ЕС» (соответственно количество основных и неосновных компонентов) связь очень тесная.

При сложном размещении С0, и Сн связь между ними имеет вид С0-С0 -f (Сн - CH)ßn, Cv =а С„- ß", (13) где /?- показатель корреляции значений С0 и С,;,

лС0,а Си - разности между i-ми значениями показателей С0, С„ и

соответствующими их средними величинами С0,СН. Непараметрические качественные показатели руд (текстурные и структурные характеристики минералов, их крепость, растворимость, изменение этих характеристик под влиянием температуры и т.д.) не образуют замкнутую систему и их корреляционные связи не ограничены никакими условиями, т.е. связи этих показателей с С0, С» могут быть различными и нередко отсутствуют.

Для системы (10) дифференциальная функция (4) указывает на соотношение в разных объемах Д полезного ископаемого количества С0, С„ и различных сортов и типов руд.

Поэтому дифференциальная векторная функция cr(i) является целевой функцией различных значений С, одного вида показателей в некотором объеме Д полезного ископаемого, т.е.

*(*) = 2>Л J = Р(Сс,ст)Д,(х,у) = Р, + Р2 +... + Р„, (14) где Pi, Р2,...Р„-доли совокупности j-x значений С, полезного ископаемого в определенных объемах сырья Д (х,у). Совокупность векторных и корреляционных функций качественных показателей (параметрических и непараметрических) руд образует функционал Ф„ этих показателей, который является их математической моделью:

ф

Дк(х,у,г) =

Рфа( Сф,Сф)+Р„( Сх,ак) Р^Сф.а^Р^Ср.ар)

где &фа(I),Рфа(С^сТф) - математические модели основного полезного компонента и коррелируемых с ним неосновных Вх.х объемах сырья и в элементарных Д3\

аа(£),Р'хх(Сх,ах) - математические модели остальных неосновных компонентов, коррелируемых друг и другом, но не коррелируемых с основными;

Офа(1),Рфа(Сф,сТф)- математические модели непараметрических качественных показателей сырья, коррелируемых с параметрическими;

<Ур((),Рр(Ср.Ор)- математические модели непараметрических

качественных показателей сырья, не коррелируемых с параметрическими.

Функционал (15) служит основой для создания моделей всех полученных при промышленном переделе многокомпонентных масс. Объемы потоков шихты Дш(к) образуются из Дэ, т.е.

Дш«гШЭ=жу).

Из потоков шихты при их переработке производятся потоки промежуточных многокомпонентных масс Км, т.е.

А[Р1ф»(С3,а3)+Р2х1/СХ1 ,стх).. \Цэ1Е2 ■ у( П ,г,1)

где Е/, Ег- извлечение основных полезных компонентов в промежуточные и конечные продукты;

У1(П1г,1),у2(П,г,1) - дополнительные функции, учитывающие влияние технологических показателей на количественные Я и качественные 2 потери, возникающие на различных стадиях добычи и переработки сырья.

Исходя из условий (15), (16), математической моделью потоков различных многокомпонентных масс (Дш, Км) является вектор-функционал изменяющихся в пространстве и во времени законов

Ки=г(фп) = ф.

,(16)

соотношения различных их показателей (т.е. статистический ансамбль Гиббса):

а! ах1

+1.-?гЬ2(У'0Р(Х'У.0}=дс1Р(х.у.0$ (17)

1 «У,

где Р(х,у,0 ~ плотности функции распределения вероятности системы по фазовым (внешним и внутренним) координатам; V,'( х, I ),¥{,( у, I) - скорости изменения внешних и внутренних координат;

дс[Р(х,у,(Щ - скорость появления или исчезновения в системе в момент времени I частиц дисперсной фазы с координатами у, а также их взаимодействие между собой. На любой стадии промышленного передела из исходной массы Дш производятся продукты Кр и отходы Ф:

Дш~Кр+Ф; Дш-Ср^Кр Ск+Ф Сх и т.д. (18)

Состав объемов исходной массы и ее средние показатели качества Ср,а можно выразить в виде равенства:

Дш^Роу+Ру+Рс+Р^Рг-Л*,-, РгС, _1.Рг<*,

ТР, ' р ж

где Рду, Ру, Рс, Рб, Рг - параметры дифференциальной функции, характеризующие количество в шихте Ди=2У/ каждого сорта руд (очень бедных, бедных, средних, богатых, очень богатых) и пустых пород.

Функциями системы геологических показателей £Р, Ср, а, А и т.д., вида их взаимосвязей и технологических аспектов являются средние производственные показатели Кр, Е, Ск и т.д.

_ УР-С -Е £= ^ р 1, (20) 1Р-Ср

где Е,Е] - извлечение полезного компонента из рудной шихты и

каждого сорта входящих в нее руд. При изменении в шихте средних значений качественных показателей Ср,а,... изменяются в ней соотношения между различными

СР = Ър = ^г- и т-Д-> (19)

типами руд, средние величины производственных показателей Е,К,Ск и т.д. Составив систему уравнений из взаимосвязи (18) -(20), находим дифференцированное извлечение из входящих в шихту различных сортов руд и количество произведенных из них на разных стадиях промышленного передела полупродуктов и продуктов, возникающих отходов и потерь полезных компонентов.

Полученные результаты позволяют определить количество потерь, обусловленных изменчивостью, неоднородностью и неопределенностью показателей руд, их противоречивыми свойствами, разу-боживанием, вредными примесями и компонентами, и влияние этих аспектов на качество промежуточных масс и отходов. Установленные взаимосвязи потерь полезных компонентов, возникающие при промышленном переделе, с качественными характеристиками рудных масс служат основой для их классификации. Все эти потери можно подразделить на три категории:

1. Зависимые от количественных и качественных потерь на карьере и качества рудных промежуточных масс промышленного передела, обусловленные:

а) неоднородностью рудной шихты по структурно-текстурным признакам, минералогическому и вещественному составу, противоречивым технологическим показателям и т.д. (по серным объединениям эти потери составляют до 25% от всего количества потерь, по Калушскому п/о "Хлорвинил" до 40%);

б) вредными примесями и пустыми породами, вовлеченными в рудную массу (15-20%);

в) вариацией полезных компонентов в рудной шихте (8-10%);

г) неоднородностью основных и вторичных масс промышленного передела.

2. Независимые от потерь руды на карьере и вышеприведенных ее качественных характеристик.

3. Степени влияния различных компонентов и качественных показателей рудных масс на качество отходов и возможность их использования.

На такие же три категории целесообразно подразделить и качественные потери промежуточных масс промышленного передела (рис.2).

До середины 80-х годов существовала теория усреднения всех сортов и типов руд в одну рудную шихту, согласно которой руды

усреднялись и тогда, когда они добывались на разных предприятиях.

Произведенный анализ показывает, что неоднородность рудных и промежуточных масс - основной источник потерь полезных компонентов при промышленном переделе. Потери этого вида достигают 40-60% и образуются потому, что при добыче создается одна (иногда две) неоднородная рудная масса из всех сортов и типов сырья, которые различны по вещественному и минералогическому составам (например, калийные соли: каинит, карнолит, лэнгбейнит, полигалит, сильвин и т.д.), растворимости, способам переработки (производятся из них и разные продукты) или по текстурно-структурными характеристикам руд, размерам минералов основного полезного компонента, их крепости и т.д. (например, серные и целе-стиновые руды). Эти характеристики руд противоречивы по техническим свойствам, т.к. для них необходимы разные подготовка и переработка (степень измельчения, соотношение твердого и жидкого), различные способы и скорости обогащения, различные реагенты и т.д.

При комбинированных схемах переработки сырья к промежуточным полупродуктам, полученным непосредственно из рудных масс на разных стадиях промышленного передела, примешиваются различные кондиционные отходы, свойства которых с рудами различны. Из-за этого условия повышается неоднородность и снижается качество общей массы и отходов.

При переработке неоднородных руд по размерам минералов полезных компонентов высокие их потери образуются при измельчении (т.е. при большом количестве шламов) крупных кристаллов этих компонентов и недостаточном измельчении тонких их частиц. Большое отрицательное влияние на технологические процессы переработки рудных масс оказывают вредные примеси (глинистые материалы и продукты окисления, гипсы, полуторные окислы и т.д.), которые являются источниками потерь полезных компонентов и снижают качество отходов.

Поэтому усреднение руд неоднородных (с противоречивыми технологическими свойствами) не эффективно, т.к. для них необходима различная подготовка или разная технология промышленного передела. Эффективно усреднение руд однородных, а также с непротиворечивыми технологическими свойствами.

Из неоднородных рудных масс образуется большое количество неоднородных отходов (хвостов), которые из-за низкого их качества трудно использовать для производства попутных продуктов.

Полученные значения Е, (С, а, /3) служат основой для создания технологической минералогии, геологических и горногеометрических, графических (планов руд по их сортам и типам) и математических моделей.

Из вышесказанного следует, что для резкого сокращения количественных и качественных потерь необходимо создавать при добыче (применяя селективные схемы), рудоподготовке, дроблении и измельчении (при помощи различных видов сортировок и сепара-ций с применением радиометрических аппаратов) однородные рудные шихты (по 3-4) с преобладанием в каждой какого-либо сорта руд. Характеристики и свойства этих шихт предопределяют технологические схемы их обогащения, вид оборудования и аппаратов, степень измельчения, состав реагентов, способы и режимы обогащения, отделения вредных компонентов и обесшламивания, состав пульпы и т.д. Например: при отработке и рудоподготовке серных и целестиновых руд - по три рудной и одной породной массам, фосфоритных желваковых руд - по 2 рудные и 1 породной. Калийные соли Калуш-Голынского месторождения необходимо перерабатывать только раздельно в соответствии с их химическим составом, растворимостью, разделительными свойствами и видами продуктов, производимых из них т.е. чтобы в 1-й массе преобладали хлоридные легкорастворимые соли, во 2-й сульфатные труднорастворимые, в 3-й - хорошо растворимые двойные. Для этих масс необходимо применять разные способы переработки (галургический для легкорастворимых, флотационный для труднорастворимых), различные растворы, при разной их температуре (высокая для хлоридов, низкая для двойных) и различной вязкости сред. Из всех этих масс производятся различные продукты.

Раздельная переработка позволяет значительно увеличить выход основных продуктов и повысить однородность отходов. Качество таких отходов можно повысить (отделяя от них шламы и вредные компоненты при помощи перечисток, сепарации и т.д.) до уровня (оптимального), при котором они становятся пригодными для производства попутных продуктов (в основном строительных материалов).

Технико-экономический анализ и определение ценности горнохимического сырья при комплексном использовании минеральных ресурсов

При открытых отработках полезных ископаемых возможно использовать для производства попутных продуктов не только отходы обогатительных фабрик, но и некоторую часть вскрышных пород. В зависимости от этих условий процесс производства конечных продуктов и создания их стоимости представляет собой функционал Фс, состоящий из систем функций различных изменяющихся в пространстве х и времени I ингредиентов (показателей рудных и промежуточных масс, отходов, полупродуктов; характеристик технологических процессов на всех стадиях добычи и переработки руд, затрат q на производство работ на этих стадиях и т.д.):

Фс=у(И) уа(х,Ьф, (21)

где ц/ а (х, д) - функция, характеризующая создание стоимости а продукта в зависимости от д:, I, ц. Согласно этому условию и технологическим схемам производства продуктов, вектор ценности ЕХУ руды /-го сорта по критерию прибыли имеет вид

...+/2(Р1,С„Е1,х1)11[Цн-у2(а„х1,11)]+ ... -К, ф,0[(Цо-А+а, 1у(х,1)]+(К'р + К,„)-уШ)[Ц0-анЧ,(х,1)]+ (22)

...К2 у(х, 0[Ци-ащ щ (х, 0]+ ...Дву/(х^)[Цв-анв\{/в(х,1)[Цф-аП0у0(х,1)]=тах, где Ц0, Цв..., Ц,„ Цф - оптовые цены соответственно основного продукта, для производства которого строилось предприятие) и попутных, полученных от вскрышных пород, неосновных компонентов и отходов производства; К¡, К.2 - количество основного продукта, полученного от рудного концентрата и из вторичного концентрата; Кр, Кв - количество основного продукта, полученного соответственно из руды и отходов обогащения; ас, А- созданная до /- й стадии стоимость основного продукта и его себестоимость;

а11дщ(х,1); апоу/(х,() -функции, характеризующие соответственно затраты на производство неосновных продуктов из сырья и использование вскрышных пород и отходов производства; а0цг(хл) - функция созданной стоимости основного продукта; К/, Кп, Дф До - количество произведенных соответственно основных и попутных продуктов из сырья, вскрышных пород и отходов производства; 2УФ 2Ун 2У0 - суммы прибыли, полученные от реализации попутных продуктов, произведенных соответственно из вскрышных пород, неосновных компонентов шихты и отходов предприятия. Поскольку предприятие строится для получения основного продукта К, то общие производственные затраты следует отнести на этот продукт, 2У» 1Уи 1Уо определять только для затрат, необходимых для производства попутных продуктов. Такая калькуляция позволяет установить эффективность производства попутных продуктов и влияние 2Ув> 2У0 на предельные значения полезного ископаемого, и все виды потерь.

Месторождение состоит из различных сортов руд, общий вектор ценности которых УУУ по критерию прибыли, согласно методам математического программирования, удовлетворяет условию ££У-тах тогда, когда в каждый момент времени и пространства в различные многокомпонентные массы (балансовые запасы, шихту, промежуточные продукты и т.д.) включаются сорта руд Р, (отходы обогащения) с переменными С1,С'1,С'2,Еп образующими только неотрицательные значения V (N=0,1,2...), и когда на каждой стадии количественные и качественные потери оптимизированы по конечным результатам. Причем все эти условия необходимо установить не при фиксированном состоянии некоторых видов потерь различных многокомпонентных масс, а при непрерывно изменяющихся системных показателей сырья по всем стадиям производства продуктов (основных и попутных) и соответствующих им Лиг.

Анализ этих условий показывает, что ущерб от Я и г, кондиции и ценность руд зависят не только от суммы П и г, но и от стадии их образования, качества основных компонентных масс, количества, качества и рентабельности отходов, числа циклов их переработки и

т.д. Величина созданной стоимости и прибыль ¿У„. 2У0 увеличивают ценность сырья и ущерб от количественных потерь У„:

НУ,=Цо-(А-т)- 2УП'2Уо, Уп=2?/й+ас+Ж+1У(у (23)

Прибыль от отходов производства 2У0 снижает, а созданная стоимость ас увеличивает ущерб от разубоживания У/.

Уг=а^ПА2Уо+а,)-1Уо, (24)

где Пг - количество потерь полезных компонентов, обусловленных разубоживанием.

Поэтому рациональное размещение взаимосвязанных потерь характеризует равенство

ЛглУдо=Лф-лУф+Пх-лУк+..., Пг (25)

где Пч, Пф Пк - количество взаимосвязанных потерь соответственно при добыче руды, ее флотации, переработке концентрата и т.д.;

¿Уч, ¿Уф, аУк - влияние этих потерь на Т-УУ-

В соответствии с (25) влияние потерь пропорционально созданной стоимости: чем выше стадия потерь при переработке, тем больше ущерб от них (ущерб от потерь при переработке в 5-8 раз выше ущерба от потерь при добыче).

Это означает, что потери должны возникать своевременно и их целесообразно переносить с первых стадий производства продукта на последние.

Из (22), (23) следует, что предельные значения содержания полезных компонентов С„у зависят от стадии создания продуктов и что на каждой /-и стадии технологического процесса руда с такими значениями должна окупать предстоящие затраты ап с учетом прибыли от полученных продуктов, произведенных на последующих стадиях. Поэтому по критерию прибыли Сщ находим из равенства

С =-%Яг» __¡26)

(У.+ТУ.+ТУф+Ж

где ^Чш ~ сумма предстоящих затрат от ;-й стадии производства продуктов, отнесенных на 1т сырья;

Ск - содержание основного полезного компонента в конечном продукте.

По критерию приведенных затрат Cw определяется из условий A+EQ = min,^qr=a-e, (27)

где А - средняя себестоимость основного продукта;

Q, Е- среднегодовая стоимость основных и оборотных средств и их нормативный коэффициент окупаемости;

¿г, а, в- условно-переменные и условно-постоянные затраты.

Анализ этого критерия показывает, что установленные по нему значения Сщ зависят от соотношения а, в и £qr-f»ax при К=тах (т.е. когда в балансовые запасы включены и беднейшие сорта руд), а ae—miin. Когда на переработку направляются только богатые сорта руд, то условие (27) выполняется при равенстве этих затрат и в значительной степени зависит от закона соотношения в шихте различных сортов руд (чем больше в ней бедных руд, тем меньше Сяу), коэффициента вскрышных пород f, степени их использования (чем меньше /и больше ]TFa, тем выше Спу) и т.д. Поэтому результаты, полученные по нему по разным месторождениям, не связаны друг с другом и нередко несовместимы с общим экономическим законом развития народного хозяйства.

Остальные критерии (равенство затрат, норма рентабельности и т.д.) в основном дополняют и характеризуют частные значения критерия прибыли и некоторые - критерия (27).

Из вышесказанного следует, что Сп] ценного сырья необходимо определять по критериям прибыли, В случаях, когда ZEV^Q, целесообразно определять Cnj с учетом выполнения условия (27), устанавливая при этом и значения А - min.

Из (22) - (27) следует, что значения Cnj являются эквивалентом и для определения оптимального соотношения между всеми взаимосвязанными потерями и разубоживания. Это условие означает, что в массе (П+r) и по технологическим поверхностям содержание полезного компонента Cnr ~ C„j, т.е. равно бортовому Q. В кровле и почве месторождений залегают разные породы, которые оказывают различное влияние на £2У. Поэтому Ст зависит не только от содержания полезного компонента Срк и типа руд в приконтактной зоне, но и от вида боковых пород. Используя геометрические модели Я и г и значения Ст, определяем рациональное соотношение между Я и г и их величины находим по формулам (6) - (10).

Следовательно, при комплексном использовании полезных ископаемых ценность руд зависит не только от рентабельности производства основного продукта, но и попутных Д,, Д0. Предельные значения С„, зависят от предстоящих затрат (оту'-й стадии производства продуктов) с учетом прибыли от попутных продуктов, т.е. при повышении У0 значения Сп] снижаются (при этом увеличиваются балансовые запасы руд).

Обоснование оптимальных уровней качества различных масс и производственных показателей, обеспечивающих комплексное использование полезных ископаемых

Взаимосвязи управляемых количественных и качественных потерь, условия (20) - (26) и параметр моделей этих потерь служат обоснованием для применения наиболее эффективных схем добычи и переработки руд, обеспечивающих сокращение потерь полезных компонентов и формирование качества рудных и промежуточных масс оптимального уровня.

Наиболее отрицательное влияние на технико-экономические показатели промышленного передела оказывают вредные примесн и компоненты, шламы, неоднородность руд и т.д.; наименьшее влияние - обычные породы (известняки, доломиты и т.д.), которые можно использовать в качестве вторичного сырья.

От этих характеристик, их количества, сложности и радиометрических свойств зависит сложность управления качеством рудных масс. Горнохимическое сырье многообразно. Состав его всегда сложный. Но в основном руды этого сырья не обладают радиоактивными свойствами (хотя почти всегда в их составе имеется некоторое количество радиоактивных компонентов). Для таких руд (серно-известняковых, фосфоритовых и других неметаллосодержа-щих) однородные рудные массы целесообразно создавать при отработках полезных ископаемых (повышая их качество на последующих стадиях).

Эти условия и величина <т„ (параметр взаимосвязанных потерь и разубоживания) предопределяют следующие требования к технологии управления качеством рудных масс при добыче:

а) отделять прослойки вредных примесей мощностью Ме>2а, обычных пород - Мп>4ст;

б) производить селективную выемку разных видов и типов руд М„>12<т;

в) извлекать из рудных масс крупные фракции (диаметром свыше 30см) вредных компонентов;

г) создавать однородные рудные шихты с непротиворечивыми технологическими свойствами.

Для применения селективных схем необходимо рассчитывать оптимальные технологические поверхности и нормативы потерь руд и обосновать 1) методы рыхления и экскаваторной выемки руд и пород; 2) типы механизмов и основные параметры схем добычных работ; 3) способы контроля за положением этих механизмов при отработке полезных ископаемых; 4) методы контроля качественных показателей при выемке руд и формировании из них разных рудных масс.

Установлено, что селективную отработку полезного ископаемого возможно производить при:

а) совместном рыхлении руд и пород взрывным способом в зажатой среде;

б) высоте уступа (подступа) Ну<Нэ (Нэ - высота вала ковша экскаватора);

в) размещении фронта добычных работ параллельно простиранию породных пропластков.

2

Производительность экскаваторов при Ну>—Нэ практически не

2

зависит от высоты подступа, но при Ну<—Нэ (особенно при

Ну< ^ Яэ) снижатся. При снижении высоты подступа повышаются

затраты на буровзрывные работы.

Наиболее эффективны селективные схемы при механическом или комбинированном рыхлении руд, при котором возможна отработка пластов по слоям глубиной Ь = 0,5-0,7м и выемка различных

сортов руд по площади, что позволяет повысить качество и полноту извлечения рудных масс в 1,2-1,4 раза, т.к. при таком рыхлении создаются условия для селективной выемки руд н пород мощностью

При рудоподготовке (при помощи радиометрических методов) также отделяется некоторое количество породы (до 20%) из масс с нерадиоактивными свойствами.

На последующих стадиях разделительные процессы необходимо выполнять в соответствии со свойствами различных компонентов и составом каждой рудной шихты (с использованием радиометрических приборов):

а) раздельно измельчать (до преобладания классов с размерами частиц в 2 раза меньше размеров кристаллов основного полезного компонента), проводить классификацию и сепарацию каждой шихты;

б) раздельно обогащать разные виды шихт и классов по незамкнутой схеме, отделяя от промежуточных масс и хвостов вредные примеси, компоненты и шламы;

в) не смешивать с рудными и промежуточными массами различные кондиционные хвосты, т.к. у них разные технологические свойства;

г) очищать от примесей (при помощи перечисток и сепарации) отходы;

д) раздельно направлять эти отходы в хвостохранилище в зависимости от их однородности и качества.

Для использования отходов обогатительных фабрик необходимо определить закономерности размещения твердых частиц по дну водохранилища. Достаточно надежные способы для выполнения этих работ по жидким открытым стокам в практике не применяются. Эти задачи можно выполнить при помощи созданного устройства (лот с электросетью и системой пьезодатчиков), позволяющего автоматически определить (с вертолета или катера) основные параметры жидких масс: глубины, скорости течения (по слоям и средние) и плотности, т.е. контролировать процесс отделения из этих масс твердых частиц и образованного вторичного сырья.

Выполнение этих мероприятий позволяет значительно снизить потери полезных компонентов при промышленном переделе, а из отходов обогатительных фабрик производить рентабельные строи-

тельные материалы. Например, после создания из серно-известняковых руд двух рудных шихт (в 1-й с преобладанием руд с явнокристаллической серой, во 2-й - с тонкодисперсной серой) и отделения от них продуктов окисления, глинистых материалов, пустых пород и вредных компонентов, измельчения каждой шихты в соответствии с размерами кристаллов серы, обесшламивания промежуточных масс, их термообработки и т.д. общее извлечение серы увеличивается в основном из богатых руд 1-й шихты до 15%, из 1-й шихты извлекается попутный ценный компонент - целестин, а отходы обогатительных фабрик (после их перечисток) пригодны для производства рентабельных строительных материалов (вяжущих, извести, кирпича и т.д.).

Применение данной методики при отработке попутных целе-стиновых руд (с использование селективных схем их добычи, радиометрических методов опробования, первичной переработки, сортировки и обогащения) на Гаурдакском серном комбинате позволило увеличить выход концентрата (основного продукта) в 2 раза (табл.1) и получить значительный экономический эффект. При отработке этого месторождения вместо одной рудной массы составляется 4: в 1-й содержание целестина с С-70-85%, во 2-й - С=15-25% (с преобладанием кристаллов целестина а=0,2-1,0мм), в 3-й руды с аг=0,02-0,2мм при С=10-23%, в 4-1 - С=0-10% и 0,02мм 1-я рудная масса - концентрат и она (после дробления) реализуется в качестве продукта, 4-я масса - порода (направляется в отвал), 2-я и 3-я рудные массы измельчаются раздельно до размеров частиц в 2 раза меньше (при этом кристаллы целестина раскрываются и не переизмельчаются). Затем производится их гидроклассификация и выделяются классы: 0,05мм, 0,05-0,1мм, 0,1 -0,2мм, 0,2-0,Змм-Ю,Змм. Классы 0,05мм - шламы, и они сразу сбрасываются в хвостохрани-лище. Наиболее высокий выход продукта из 2-й шихты (с 0,21,0мм) из классов 0,2-0,Змм, и из 3-й (с 0,02-0,2мм) из классов 0,650,1мм (которые в 2 раза меньше).

Пределы разделения небогатых руд на две шихты обусловлены видами руд и технологическими аспектами (вариацией частиц целестина в процессе измельчения).

_Таблица 1

Наименование руд, обра- Состав рудных шихт

зующих Арикское место- из очень с преобла- с преобла- шихта из

рождение целестина богатых данием кри- данием кри- всех сор-

руд сталлов целестина (1=0,05-0,2мм сталлов целестина (1=0,2-1,0мм тов руд

Рудный состав

Руда со сплошной мине-

рализацией целестина 90,0 5,0 5,0 12,0

Руда с вкрапленным целестином и преобладани-

ем размеров его кристаллов (]=0,05-0,2мм 2,0 55,0 25,0 28,0

Руда с вкрапленным целестином и преобладани-

ем размеров его кристаллов <1=0,2-1,0мм 8,0 25,0 55,0 28,0

Пустые породы - 15,0 15,0 32,0

Содержание целестина в шихтах 80,0 20,8 21,4 21,0

Гранулометрический состав

Классы 0,02-0,05мм 6,0 2,0 4,0

0,05-0,1мм 42,0 9,0 16,0

0,1 -0,2мм 34,0 12,0 20,0

0,2-0,3 мм 14,0 42,0 23,0

40,3мм 4,0 35,0 19,0

Выход продуктов из 1т шихты

Концентрат 1,0 0,14 0,18 0,14

Важным условием повышения эффективности использования недр является производство попутных продуктов из вскрышных пород. Эти породы (нерудные полезные ископаемые) также необходимо отрабатывать селективно, принимая высоты уступов в зависимости от мощности пород, технических характеристик механизмов и устойчивости откосов. Из многих видов вскрышных пород можно производить ценные строительные материалы. По серным месторождениям к таким породам относятся пластичные и легкоплавкие глины, известняки, галечники, гипсоангидриты и т.д. Глины целе-

сообразно использовать для производства высококачественного красного кирпича и керамзита, гипсоангидриты для производства вяжущих (по схеме: измельчение, сушка и добавка 1% сернокислого калия, затаривание массы в мешки), известняки и галечники - для производства щебня, бетона и т.д. Производство этих продуктов рентабельное. Использование отходов и вскрышных пород позволяет снизить минимально-промышленное содержание до бортового Се (а Сб принять таким, при котором производство серы из руд Лм=тах), перевести значительное количество забалансовых руд в балансовые и в 1,5 раза сократить потери при добыче по контактам и контурам месторождений. Комплексное использование обеспечивают 3,5% потерь руд (возникающие в основном при зачистке рыхлых материалов) и 4,7% разубоживания (в основном известняки) при селективных схемах отработки полезных ископаемых (табл.2).

Данные нормативы рассчитаны при использовании отходов обогатительных фабрик (до 80%) в качестве минеральных удобрений и вскрышных пород (до 50%) для производства строительных материалов. Остальные вскрышные породы используются для закладки отработанного пространства и рекультивации земель. Если отходы использовать для производства более ценных продуктов -вяжущих, то по нормальным участкам потери П^О, разубоживание г=тах, т.к. расположенные по этим местам известняки становятся ценными полезными ископаемыми (для этого необходимо построить ряд предприятий стройиндустрии).

Аналогично рассчитаны нормативы потерь и разубоживания для целестиновых (Гаурдакский комбинат), боратовых (Индерборское рудоуправление), желваковых фосфоритовых (Верхне-Камское, Чи-лисайское и Полпинское месторождение) и других руд. При изменении технологии переработки и обогащения рудных масс (что было выполнено на фосфоритовых предприятиях и позволило повысить качество рудных и промежуточных масс) эти нормативы обеспечивают комплексное использование минеральных ресурсов и производство из отходов и вскрышных пород ценных строительных материалов.

Таблица 2

№ п/п Источники потерь и разубожи-вания по Подорожненскому месторождению Доля участков от всей площади Нормативы (с учетом использования отходов)

потерь,% разубо-жив.,%

1 В кровле пласта:

а) по участкам, пораженным гипергенными процессами 0,18 0,6 0,3

б) по нормальным участкам 0,62 0,1 1Д

в) по участкам со скальной вскрышной мощностью до 0,6м 0,20 1,6

2 В почве пласта:

а) по нормальным участкам 0,80 0,3 1,6

б) по обводненным участкам и глинистому основанию 0,20 1,3

3 При отделении пустых глинистых пород, расположенны внутри пласта 0,1 0,8

4 Прочие источники:

а) при разгрузке и транспортировке руды и при производстве буровзрывных работ 0,2

б) при переэкскавации вскрышных пород во внутренние отвалы 0,2

Всего: руды, породы, % серы,% 3,5 3,0 4,7

Необходимо отметить, что нормативными потерями руды являются лишь потери, взаимосвязанные с качеством рудных масс (а также в различных видах охранных целиках). Остальные виды потерь руды (в транспортных бермах, между экскаваторными заход-ками, по откосам этих заходок и т.д.) следует считать сверхнормативными, т.к. при изменении схем расположения экскаваторов и организации добычных работ эти потери можно ликвидировать. Эти мероприятия выполнены при отработке всех вышеперечисленных месторождений. Для комплексного использования сырья необходима глубокая изученность полезных ископаемых (в том числе разве-данность месторождений), т.е. плотность сети разведочных скважин должна быть такой, чтобы она обеспечила применение наиболее

эффективных схем отработки руд и оптимизацию всех видов потерь, обусловленных неопределенностью параметров и свойств полезных ископаемых.

Величина неопределенности контуров и контактов кондиционных руд обусловливает отклонение фактических технологических контуров от их рационального расположения. Из-за этого условия возникают переборы пород гп (когда в зоне контура вскрываются некондиционные руды) при потере Пк кондиционных (когда некоторые участки руды в этой зоне остаются невскрытыми).

Зависимость между среднеквадратической величиной ав этих отклонений и интервалом между скважинами также аппроксимируется функцией вида (3). Параметры <Je,j характеризуют площади потерь руд SnK и переборов вскрышных пород SeK:

Swc-Sax- (28)

Оптимизацию этих потерь и плотности сети разведочных скважин производим по условию

У„+УГ+ЗР = min, УП+УГ=ЗР, (29)

где 3Р - затраты на сгущение сети разведочных скважин;

У„, У г - ущербы соответственно от потерь и разубоживания.

Изменчивость состава рудной шихты приводит к росту потерь полезных компонентов и к повышенному расходу реагентов при промышленном переделе. Из-за этих условий возникает ущерб Уш, величина которого зависит от вариаций показателей состава шихт аш:

Уш-К-сгш, руб., (30)

где К - эмпирический коэффициент, устанавливаемый по результатам экономического анализа (в основном К-0,1-0,2).

Установлено, что аш снижается с уменьшением асг</. Поскольку изменчивость показателей шихт состоит из коррелируемой а"к составляющих, то при d-Я) также и akd 0, а <тш->сг".

При хорошей организации добычных работ изменчивость полезных компонентов в рудной массе, добытой за смену из одного забоя, находим из равенства

Это условие характерно для любых показателей сырья и непосредственно связано с функцией изменения их средних значений С и вариации С, относительно С. Поэтому разработанные модели показателей сырья и их взаимосвязи с потерями при промышленном переделе (11) - (20) служат обоснованием для оптимизации плотности сети скважин эксплуатационной разведки и данного вида потерь, т.е.

Уш+ЗР=тт, УШ*ЗР. (32)

Расчеты показывают, что плотность сети разведочных скважин для выполнения условий (20), (31) необходимо увеличить по месторождениям в 1,5-2,0 раза, а его контурам в 3,0-3,5 раза по сравнению с общепринятым критерием (точности подсчета запасов полезных ископаемых). Например, в соответствии с этим критерием по серным месторождениям «=60х60м и 90x90м. Для выполнения условий (30) - (33) необходимо принять £/=12-15м по контурам месторождений и при С= 15-18%, при С= 18-23% - ¿=20-25м, С=23% -¿=40-50м.

Лишь при выполнении условий (20, (31) - (33) сеть разведочных скважин обеспечивает применение наиболее эффективных схем добычи, переработки и комплексного использования минеральных ресурсов.

Необходима глубокая изученность и вскрышных пород. Многие виды их считаются некондиционными и непригодными для производства попутных продуктов. Однако в определенных условиях по данной методике можно повысить качество этих пород до оптимального уровня и производить из них ценные попутные продукты. Например, в состав вскрышных пород тырныаузских вольфрамо-молибденовых руд входят: мраморы (20-25%), граниты (15-20%), пироксены (5%), роговики и скарны (50-55%) и т.д. Все эти породы нарушены, трещины заполнены обломками скарнов, песчаников и суглинков. Скарны и песчаники нередко размещаются и внутри пластов мрамора и гранита. Из-за этих условий данные виды нерудного сырья считаются некондиционными и направляются в отвал.

Анализ показывает, что при вскрышных работах возможна селективная отработка этих пород, а после их крупной сортировки, промывки и отделения примесей и шлама качество роговиков, гранитов, мраморов и пироксенов повышается и они становятся при-

годными для производства рентабельных строительных материалов, т.е. до 50% вскрышных пород можно использовать в качестве попутного сырья и ежегодно производить из него до 8млн.т сыпучих строительных материалов (различные виды крошек, декоративных смесей и щебня, применяемых соответственно для производства облицовочных плит и изделий, бетона и т.д.).

Кроме сыпучих материалов из крупных фракций мраморных и пироксеновых масс можно производить облицовочные плиты (наиболее ценные стройматериалы), а из некоторых очень крупных фракций — различные штучные архитектурно-строительные изделия.

Общая прибыль от этих материалов составит до 150,0 млн.руб в год (в ценах 1990 г.). Причем прибыль от использования мрамора, пироксена и гранита превышает прибыль от использования вольф-рамо-молибденовых руд. Поэтому по флангам карьера целесообразно самостоятельно отрабатывать пласты пироксена, мрамора и гранита, применяя такие способы рыхления и выемок, которые обеспечивают наибольший выход блоков из пироксенов и крупных фракций из мраморов и гранитов.

При разделенной утилизации отходов обогащения руд можно использовать (в основном фракции + 16мм) свыше 40% этих отходов в качестве строительного песка и для производства кирпича. Остальные отходы (после некоторого обезвоживания) целесообразно использовать для рекультивации земель и закладки отработанного пространства.

Для производства из вторичного сырья и пригодных к использованию вскрышных пород различных попутных продуктов необходимо построить ряд предприятий стройиндустрии, дробильные корпуса, склады, погрузочно-разгрузочные объекты, подъездные пути и т.д. Но эти затраты быстро окупаются за счет рентабельности продуктов. Данные мероприятия планируются (и в определенной степени реализованы) на всех вышеприведенных комбинатах (в том числе Тырныаузском вольфрамо-молибденовом).

Дополнительная прибыль (полученная от сокращения потерь полезных компонентов, снижения себестоимости основного конечного продукта и рентабельного производства попутных) настолько велика, что она окупает не только затраты на комплексное освоение минеральных ресурсов, но и на охрану окружающей среды. Причем

значительную часть мероприятий по природоохранной защите необходимо выполнять непосредственно при отработке и переработке полезных ископаемых. В этом случае затраты на производство мероприятий существенно снижаются, так как данные мероприятия являются составной частью основных производственно-технологических процессов добычи и переработки рудных масс.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации осуществлено (на основе выполненных автором исследований и разработок) решение крупной научной проблемы, имеющей важное значение в народном хозяйстве: повышение извлечения полезных компонентов (при добыче и переработке), полного и рационального использования минеральных ресурсов.

Это решение заключается в разработке теоретического обоснования и комплексного метода (на базе горногеометрических и математических моделей в совокупности с информационными технологиями и автоматизированными способами контроля технологических процессов) формирования оптимальных уровней качества различных многокомпонентных масс на всех стадиях сквозного технологического цикла (СТЦ), обеспечивающих а) сокращение потерь основных полезных компонентов в 1,1-1,3 раза, б) полное использование отходов: качественных (свыше 50% пород вскрыши и около 80% хвостов обогатительных фабрик) для производства рентабельных попутных продуктов (строительных материалов, удобрений и т.д.); некачественных (остальную часть) - для закладки отработанного пространства и рекультивации земель, в) повышение ценности руд, снижение предельных значений содержания полезных компонентов и перевод большого объема некондиционных полезных ископаемых в кондиционные.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации, полученные при выполнении исследований и внедрении разработок, заключаются в следующем:

1. Все виды количественных и качественных потерь, возникающих при добыче и переработке рудных масс, подразделяются на управляемые и неуправляемые в зависимости от их взаимосвязей с качеством полезных ископаемых и характеристиками технологиче-

ских процессов. Установлено, что управляемые потери (обусловленные неоднородностью, изменчивостью и неопределенностью показателей рудных масс, их различными технологическими свойствами, разубоживанием, вредными примесями и т.д.) достигают значительных величин (количественные при добыче равны 25-30% и переработке 40-60% от их »общего объема, качественные: соответственно 80 и 90%) и что эти потери можно сокращать и перераспределять до оптимальных уровней на всех стадиях производства продуктов.

2.Условия оптимизации всех видов количественных и качественных потерь предопределяют следующие требования к технологии формирования качества рудных масс:

А) при отработке полезных ископаемых а) отделять (в соответствии с параметрами горногеометрических моделей потерь) при помощи простых селективных способов пропластки вредных примесей и обычных пород; б) контролировать (при помощи копирных лазерных автоматических методов и параметров этих моделей) работу машин и механизмов с целью ликвидации сверхнормативных потерь и разубоживания; в) создавать однородные по технологическим свойствам рудные массы;

Б) при обогащении данных масс а) на стадиях рудоподготовки производить их сортировку (при помощи радиометрических методов), отделяя от них крупные фракции породы; б) усреднять (после сортировки) каждую рудную массу по всем технологическим показателям; производить раздельное измельчение этих масс (в зависимости от размеров их минер алов) и раздельные сепарации (с отделением вредных компоненте® и шламов) в процессах и средах (с разными реагентами), соответствующих свойствам шихт.

Предложенные технические мероприятия позволяют сократить качественные потери на 50-70% и увеличить производство основных продуктов на 10-30%.

3. Для формирования качества отходов оптимальных уровней необходимо: А) производить раздельные перечистки и сепарации каждого вида хвостов обогатительных фабрик, отделяя от них вредные компоненты и шламы; раздельно направлять в хвостохранили-ще эти отходы (в зависимости от вида продуктов, производимых из них); определять (при помощи автоматизированного устройства: лот с пьезодатчиками, подключенный к системам электросети) про-

цессы отделения от жидких масс твердых частиц, их состав и параметры отложений по дну шламохранилища; Б) раздельно отрабатывать некондиционные нерудные полезные ископаемые, входящие в состав вскрышных пород, отделяя при добыче и подготовке к переработке рыхлые и глинистые материалы, вредные примеси и т.д.

Предложенные мероприятия позволяют увеличить качество основной части отходов (до 70%) до уровня (оптимального), при котором из данных видов сырья можно производить большое количество (десятки миллионов тонн в год) рентабельных попутных продуктов (различных строительных материалов, удобрений и т.д.).

4. Выполненный технико-экономический анализ производства из минерального сырья различных продуктов позволил установить следующие закономерности: а) при оптимальных уровнях качества рудных масс и повышении извлечения из них полезных компонентов окупаются не только затраты на селективную отработку полезных ископаемых (которые в 1,3-1,5 раза выше по сравнению с валовой), но и снижаются себестоимости конечных продуктов (на 510%), предельные значения Сп) руд (характеристиками которых являются предстоящие затраты 2}]п), нормативы их потерь и т.д.; б) для комплексного освоения минеральных ресурсов необходимы значительные затраты (десятки миллионов рублей в ценах 1990 г.) на строительство предприятий стройиндустрии (заводов по производству кирпича, извести, вяжущих, бетонных и железобетонных конструкций, декоративных изделий, облицовочной плитки и т.д.) и объектов инфраструктуры; установлено, что высокая прибыль от производства попутных и неосновных продуктов (свыше 100,0млн.руб. в год в ценах 1990 г.) окупает за 2-3 года все затраты на строительство этих предприятий, значительную часть общих затрат горного производства и охрану окружающей среды.

5. Выполнение условий сокращения потерь, полного и рационального использования минеральных ресурсов предопределяет более глубокую их изученность (в том числе всех отходов) с целью снижения потерь, обусловленных неопределенностью контактов и свойств полезных ископаемых; установлено, что по этому критерию (по сравнению с критерием точности подсчета запасов) плотность сети разведочных скважин необходимо увеличить в 2-4 раза и что

только такая сеть обеспечивает формирование качества различных масс оптимального уровня.

6. Результаты работы внедрены: а) нормативы потерь и разубо-живания при отработке серных (Роздольское и Гаурдакское ПО), калийных (Калушское ПО), фосфоритовых (Верхне-Камское и Брянское ПО), целестиновых (Гаурдакское ПО ) и боратовых ( Ин-деборское ПО) месторождений; б) оптимальные уровни качества рудных масс (на Роздольском и Гаурдакском ПО); в) использование отходов обогатительных фабрик и пород вскрыши для производства строительных материалов (на Тырныаузском, Роздольском и Гаурдакском ПО); г) изменение кондиций руд и перевод значительного объема забалансовых запасов (например, по Подорожненскому серному месторождению до 20,0млн.т. руд) в балансовые по серным и целестиновым месторождениям; д) извлечение неосновных компонентов (целестина из серных руд на Гаурдакском ПО). Экономический эффект от внедрения нормативов потерь и разубоживания (которые снижены в 2 раза) и частичного использования отходов составил свыше 10,0млн.руб. (в ценах 1990 г.). Для внедрения остальных мероприятий необходимы реконструкция предприятий и строительство новых объектов стройиндустрии и инфраструктуры, что планируется на Тырныаузском, Роздольском и Гаурдакском ПО. Например, на Тырныаузском ПО планируется освоение (после повышения качества) пород вскрыши (4,0-5,0млн.т - роговиков и гра-нитоидов, 2,0-2,5млн.т мраморов, 0,5млн.т пироксенов, 0,7млн.т гранитов), отходов обогащения руд (свыше Змлн.т) и сопутствующих нерудных полезных ископаемых (1,0-1,5млн.т известняков, 0,Змлн.т розовых туфов, 1,5-2,0млн.т гипсов) для производства большого количества (до 20,0млн.т в год) различных ценных строительных материалов, конструкций и изделий, расчетная прибыль от которых составит около 150,0млн.руб. в год (в ценах 1990 г.) и которая за 2,0-3,0 г. окупит все затраты на строительство новых объектов и предприятий стройиндустрии.

Результаты работы а) использованы научно-исследовательскими (ГИГХС, ВНИПИ "Сера", Калушский филиал ВНИИ "Галургия") и проектными (Горхимпроект, Гипростром, Кавжел-дорпроект) организациями при разработке отраслевых методических указаний и проектных документов; б) рекомендованы к широ-

кому внедрению (МВ и ССО РФ); в) применяются в виде методических пособий в учебном процессе.

По теме диссертации опубликовано 63 работы (в том числе 3 монографии, 3 авторских свидетельства и 2 патента).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. О классификации потерь и разубоживания, возникающих при эксплуатации серных руд Предкарпатья открытым способом // Изв.вузов. Горный журнал. - 1971. № 8.

2. Вероятностно-статистический метод оценки потерь и разубоживания на карьерах // Труды Свердловского горного института. 1971. Вып.76 (соавтор Обухов В .Я.).

3. Определение оптимальных параметров поверхностей обработки кровли и почвы при эксплуатации серных месторождений открытым способом // Изв.вузов. Горный журнал. - 1972. № 7.

4. О потерях серы при промышленном переделе руд на Роздоль-ском горнохимическом комбинате // Изв. СКНЦ ВШ. Техн. науки. -

1973. - № 3 (соавтор Кривошеее И.Д.).

5. Определение извлечения серы и учет ее потерь на Роздоль-ском горнохимическом комбинате Я Маркшейдерское дело. - Л.,

1974. - Вып.1 (соавтор Кривошеее И.Д.).

6. Латентные свойства принципа наименьших квадратов и их применение для оценки изменчивости признаков месторождений // Применение математических методов в геологии. - Новочеркасск: НПИ, 1975.

7. Техническое обоснование при определении бортового и минимально-промышленного содержания серы // Маркшейдерское дело. - Л., 1976. Вып.2 (соавтор Гутма Ю.А.).

8. Пути повышения эффективности использования твердого горнохимического сырья // Изв.вузов. Горный журнал. - 1976. - № 1.

9. Статистический анализ геолого-технических показателей калийных руд И Промышленность горнохимического сырья. - М., 1976 (соавторы Губеладзе А.Р., Повстен Е.Ф.).

10. Оптимизация потерь и разубоживания при эксплуатации Верхне-Камского месторождения фосфоритов // Проблемы охраны

недр, геомеханики и геотехнологии в горнохимической промышленности. - М., 1977 (соавторы Ляпина Н.И., Губеладзе А.Р.).

11.0 критериях экономической оценки при обосновании кондиций руд и нормативов их потерь // Изв.вузов. Горный журнал. -1977,-№9.

12. Нормативы потерь и разубоживания при эксплуатации Пол-пинского месторождения фосфоритов // Промышленность горнохимического сырья. - М., 1978 (соавторы Губеладзе А.Р., Исаев Д.Т.).

13. Модели и методы оптимизации потерь и качества горнохимического сырья при его добыче открытым способом и переработке // Изв.вузов. Горный журнал. - 1978. - № 6.

14. Системно-программированный метод оценки ценности сырья при его комплексном использовании // Там же. - 1979. - № 10.

15. Создание математических моделей участков земной поверхности и их применение при решении инженерных задач // Методы инженерной геодезии и фотограмметрии. - Ростов-на-Дону: Рост.инж-строит.ин-т, 1979.

16. О взаимосвязях количественных и качественных потерь, возникающих при добыче и переработке горнохимического сырья // Изв.вузов. Горный журнал. - 1980. - № 12.

17. Моделирование потерь и разубоживания и методы управления ими при добыче горнохимического сырья открытым способом // Там же. - 1981. - № 6.

18. Модели систем показателей полезного ископаемого // Там же. - 1981.-№ 12.

19. Модели потоков горнохимического сырья и управление его качеством // Рациональное использование недр. - Львов, 1982.

20. Вопросы рационального использования и охраны геологической среды при открытой добыче и переработке горнохимического сырья // Охрана геологической среды в горнодобывающих районах. -М.: Изд-воМГУ, 1983. С.83-87.

21. К оценке взаимосвязей качества сырья и основных производственных показателей карьера // Добыча самородной серы. - М., 1982. - С. 124-129 (соавтор Коробейников Н.С.).

22. Горнохимические модели и основы управления качеством горнохимического сырья. Часть 1. № 3434-83. Деп. в ВИНИТИ от 29.06.83.- 112 с.

23. Горногеометрические модели и основы управления качеством горнохимического сырья при открытой добыче и переработке. Часть 2. № 3337-84. Дсп. в ВИНИТИ от 23.05.84. - 115 с.

24. Модели контактов полезного ископаемого и безвариантные способы нормирования количественных и качественных потерь серных руд по карьерам Гаурдакского завода. № 1696-В. Деп. в ВИНИТИ. 1986.-76 с.

25. Разработка алгоритмов математических моделей и условия минимизации земляных масс при производстве вертикальной планировки // Инженерная геодезия. - М., 1986.

26. Модели разработки месторождений горнохимического сырья открытым способом // Изв.вузов. Горный журнал. - 1987. - № 1.

27. Разработка обоснований рационального и комплексного использования серных руд // Использование отходов промышленности в строительной индустрии. - Ростов-на-Дону, 1987.

28. Пути снижения разубоживания и повышения качества серных руд // Добыча серных руд. - М., 1986 (соавтор Коробейников Н.С.).

29. Обоснование безотходного использования серных руд // Использование отходов производства в строительной индустрии. Ростов-на-Дону, 1988.

30. Определение технологических границ открытых разработок при комплексном использовании серных руд // Охрана недр и геологической среды при эксплуатации месторождений самородной серы. - М., 1989. - С.78-84 (соавтор Коробейников Н.С.).

31. Модели рельефа земли и решение задач вертикальной планировки // Учебно-исследовательские системы автоматизированного проектирования объектов архитектуры и строительства. - Ростов-на-Дону, 1990.

32. Определение экстремальных значений при решении задач вертикальной планировки в сложных природных условиях // Изыскание и проектирование инженерных сооружений. - Ростов-на-Дону, 1991.

33. Шихта для производства серы из легкообогатимых руд. Госкомитет по делам изобретений и открытий. Авторское свидетельство № 1342876, 1987 (соавторы Кривошеев И.Д., Кужель Н.П.).

34. Шихта для производства серы из труднообогатимых руд. Госкомитет по делам изобретений и открытий. Авторское свиде-

тельство № 1398912. 1988 (соавторы Кривошеев И.Д., Кужель Н.П.).

35. Способ подготовки руд к обогащению. Госкомитет по изобретениям и открытиям. Авторское свидетельство № 1618880. 1990 (соавторы Кужель Н.П., Глатер A.M., Уралов Х.Х.).

36. Способ подготовки пологих пластов полезных ископаемых к выемке при открытых разработках. Патент № 2012808. Роспатент 1995 (соавторы Баранов Д.М., Юрович В.И., Кириллюк Д.Г.).

37. Модели показателей рудных масс и управление их качеством при открытой добыче и переработке // Изв.вузов СКНЦ ВШ. -1997.-№3.

38. Моделирование технико-экономических показателей и определение их экстремальных значений при комплексном использовании минерального сырья // Горный журнал. -1997. - № 2.

39. Модели и обоснования безотходного использования минеральных ресурсов: Тез. докладов на международной научно-практической конференции. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 1997.

40. Модели рельефа земли и обоснование наиболее точных аналитических способов определения объемов водохранилищ и шла-мохранилищ //Геодезия и фотограмметрия. - Ростов-на-Дону, 1997.

41. Автоматизация процессов измерения основных характеристик потоков жидких масс Н Там же. (соавторы Мишкович В.И., Кривошеев Н.В., Муханов В.В.).

42. Универсальное устройство для определения основных характеристик жидких масс. Деп. в ВИНИТИ № 2810 - 1397, от 9.09.97г. (соавторы Мишкович В.И., Муханов В.В., Кривошеев Н.В.).

УДК 622.1.528

ЖРАВШИЕ ПОЛНОТОЙ ЕШШЧЕНШ й ШШЖНОСТЖ, ЙСПОЗЕЬЗОВАНШ ГОШОШШЕСКОГО СЫРШ КА ОСНОВЕ Г0Ш01^ауШТИШСКИХ МСЩМЕЙ '

Специальность 05.15.01 - "Маркшейдерия"

диссертация на соиск&ше

доктора технически^ шаук(

<. I

Ростов-на-Дону 1997

О Г ЛА В I Е И И Е

Сто..

ВВЕДЕНИЕ .............. .......5

I. состанш НРОЕНЕШ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВА1Жх......1о

1.1. Состояние изученности и освоения проблемы комплексного использования

минеральных ресурсов . .............. 1С

1.2. Краткая характеристика моделей систем • показателей шнеральиого сырья п

методов оценки сложности месторождении ...... 27

1.3. Краткая характеристика потерь горнохимического сырья и задачи исследования ..... 35

с. шс;.здова1ж Ш1ЕНЧШ0СТИ КОНТАКТОВ ПОДСЗШХ ПСШШШ1 И СОЗДАШЙ ПОДКЛЕЙ ИХ ПОТЕРЬ II РА2УБ0Ж11ВАН1И.............55

2.1. Исследование изменчивости топографических С^шций и создание их математических

и геометрических моделей ............. 55

2.2. Теоретические основы оценки влияния изменчивости морфологии полезного .

ископаемого на его потери............82

2.3. Оценка точности определения запасов полезного ископаемого, добытого и

потерянного сырья . . . .................106

2.4. К оценке изменчивости параметров и

свойств полезных ископаемых ........... 227

3. ЖД2Л11РСВАПШ КШЛСТВЕШШ ПОКАЗАТЕЛЕЙ . СЫРЬ, Л ЕГО ПОТОКОВ. ИССЛЩдОВхШШ ПОТЕРЬ

ПРИ ира.ВШЛЕШШ ПЕР1Д^ЛЙ......'........137

Стр.

3.1. Теоретические основы моделирования систем качественных показателей некоторых "типичных" видов горнохшлического сырья и его'

потоков.......................137

3.2. Методика определения количества полученных при переработке шихты различных промежуточных и конечных продуктов, отходов и потерь ..... 175

3.3. Исследование количественных и качественных потерь при промышленном переделе и разработка их классификации.................132

3.4. Оценка точности учета потерь полезных компонентов при промышленном переделе и выводы

по главе......................239

4. ТШШО-ЭКОНШШСКЙЙ АНАЛИЗ И ШЩШНИВ ЦЕННОСТИ Р/Д ПРИ ЕЗЗОШЩЙШ ИСПСЛЬЗОБАНШ

СЫРЬЯ.........................250

*

4.1. Моделирование геолого-экономических показателей сырья и исследование различных экономических критериев..................251

4.2. Системно-прогршлмкроватшй метод -оценки ценности сырья при' комплексном использовании минеральных ресурсов .............. 264

4.3. Формирование оптимальных уровней качества различных масс, обеспечивающих безотходное использование минерального сырья .......... 268

5. ШЖИЗАЩа ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И НОРМИРОВАНИЕ ПОТЕРЬ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ИСПОЛЬЗОВАН®!-МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ . . ........297

5.1. Определение плотности сети разведочных

скважин......................297

5.2. Обоснование и оптимизация основных производственных процессов горных предприятий при комплексном использовании минеральных ресурсов ............ 302

5.3. Определение нормативов потерь и технологических контуров полезных ископаемых ..... 321

& А К I Ь Ч 12 Н К Е . ................Зо

2 Е 1 в й А 1 У в А ................. 330'

X

*

/

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Уровень развития экономики государства и благосостояния населения во многом определяется количеством извлеченного из недр минерального сырья и произведенных из него продуктов, эффективностью решения проблем охраны окружающей среды и т.д.

В настоящее время в шашей страже добывается (причем свыше 50% открытым способом) несколько миллиардов тонн различных видов сырья. При открытых отработках месторождений полезных ископаемых разрушаются и перемещаются различными транспортными средствами десятки миллиардов кубометров вскрышных пород, которые в виде отходов размещаются вокруг карьеров. При переработке из рудных масс обычно извлекаются наиболее ценные компоненты, количество которых не превышает 10-15% от всего объема добытого сырья. Остальные 85-90% в виде отходов (пульпы) направляются в шламохрани-лище, размеры которых достигают сотни км^. Эти отходы, а также выбросы пыли, газа и жидких веществ занимают огромные площади земель и уничтожают их плодородные почвы, загрязняют атмосферу и водный бассейн, значительно ухудшают условия жизнедеятельности животных, растеши, состояние антропогенных систем и т.д. Отрицательные последствия на окружающую среду от различных видов отходов настолько велики, что ожи сопоставимы в некоторых случаях лишь с геологическими катастрофами.

Проблемам рационального и полного использования минеральных ресурсов в нашей стране уделяется первостепенное внимание и в различных документах отмечается, что для их решения необходима комплексная переработка сырья, повышение качества добытых масс, промежуточных полупродуктов и отходов, сокращение потерь полезных компонентов (при добыче и обогащении), широкое использование вторичных ресурсов (вскрышных пород и хвостов обогатительных фабрик)

для производства строительных материалов и т.д. Эта проблема очень сложная, многопрофильная, состоит из широкого круга научных направлений и изучалась достаточно глубоко многими научными подразделениями в нашей страже и за рубежом. За последние десятилетия созданы (на базе этих научно-исследовательских работ) новые эффективные технологии, различные методики управления качеством рудных масс и нормирования потерь руд, предложены мероприятия по повышению комплексности освоения минеральных ресурсов, производства из отходов различных рентабельных попутных продуктов и т.д. Накоплен большой опыт внедрения этих работ, что позволило значительно увеличить эффективность использования полезных ископаемых (в том числе сложных и труднообогатимых).

Однако, общее количество потерь полезных компонентов и отходов остается высоким и они не снижаются. Анализ показывает, что это положение обусловлено ке только исключительной сложностью свойств полезных ископаемых, но и потому, что большинство исследований проводилось по отдельным стадиям технологической цепи добычи и переработки рудных масс, без взаимосвязи с другими стадиями, при устаревших методах разведки минерального сырья, планирования горных работ, формирования качества рудных масс и отходов, контроля за производством различных технологических процессов (в том числе горных) и т.д., из-за чего в промышленных условиях не реализуются с необходимой надежностью наиболее эффективные результаты исследования и технические решения.

Установлено, что количественные и качественные потери, возникающие при производстве из минерального сырья продуктов, взаимосвязаны по всем стадиям добычи и переработки руд и зависят от качества рудных и промежуточных масс и характеристик технологических процессов сквозного цикла (СТЦ) "недра - карьер(рудник) - переработка - отходы - продукты". Данные взаимосвязи означают,.что изменение какой-либо характеристики качества рудной (промежуточной)

иассы или технологического процесса на одной стадии неизбежно влияет на другие и, в первую очередь, на общее количество потерь полезных компонентов, их структуру и конечные результаты (в том числе комплексное использование минеральных ресурсов и охрану окружающей среды).

Б связи с вышеизложенным актуальность исследований количественных и качественных потерь по всем стадиям СТЦ очевидна.

Цель исследования - разработать теоретическое обоснование и комплексный метод управления полнотой извлечения и качеством многокомпонентных масс (рудных, промежуточных и отходов) в сквозном технологическом цикле, обеспечивающих сокращение потерь, рациональное и безотходное использование минерального сырья.

Основная идея работы заключается в определении (на базе созданных горногеометрических и математических моделей систем показателей многокомпонентных масс и их потерь), закономерностей и способов формирования в сквозном технологическом цикле (включая методы контроля по его стадиям) различных рудных шихт такого состава и качества (оптимального), при которых создаются условия для решения этой- проблемы.

Методы и объекты исследований. Многофакторность взаимосвязей потерь, возьшкающих на всех стадиях сквозного технологического цикла (СТЦ), образует сложную систему, для исследования которой необходима глубокая изученность природных свойств различных многокомпонентных масс, характеристик технологических процессов, причин и источников всех видов количественных и качественных потерь. Формализация и анализ данной системы (при помощи горногеометриче с-ких и математических моделей) в совокупности с автоматизацией процессов СТЦ и информационны!^ технологиями позволяют разработать комплексный метод управления полнотой извлечения и качеством различных масс СТЦ. При создании моделей этих масс использованы следующие методы исследования: теория векторно-градиенткого поля,

многомерный статистический анализ показателей полезных ископаемых, потоков рудных и промежуточных масс, хвостов и отходов, теория информационных технологий и исследования операций, теория моделирования процессов, системный анализ технико-экономических показателей, анализ состояния эксплуатационной разведки, анализ методик определения кондиций руд, нормирования их потурь и разубоживания при открытых отработках полезных ископаемых, управления качеством рудных шихт с позиций повышения извлечения полезных компонентов и качества отходов, обобщение практических и теоретических решений и т.д.

Объектами исследования служат крупнейшие месторождения горнохимического сырья, разрабатываемые открытым способом. Совокупность выполненных результатов исследования и разработок позволяет осуществить решение крупной научной проблемы: повышение извлечения полезных компонентов (при добыче и переработке), полного и рационального использования минеральных ресурсов для производства различных рента б ел ьных п р одукт ов.

Автором защищаются следующие основные научные положения:

I. Созданные горногеометрические и математические модели рудных и промежуточных масс (отличающиеся тем, что они формализуют процессы сквозного технологического цикла) позволяют определить систему взаимосвязей всех видов потерь, возникающих на различных стадиях СТЦ, разработать их классификацию и установить закономерности сокращения управляемых потерь.

2.Разработанный комплексный метод формирования качества рудных и промежуточных масс оптимальных уровней (отличающийся тем, что его обоснованием являются параметры моделей управляемых потерь, система их взаимосвязей в СТЦ и созданные автоматические способы контроля процессов добычи сырья, его первичной переработки и утилизации отходов), обеспечивает сокращение потерь полезных компонентов и безотходное использование этих масс.

3. Созданная методика технико-экономического анализа (на базе горногеометрических моделей систем: показателей масс сквозного технологического цикла) позволяет обосновать рациональное и полное использование минеральных ресурсов (в том числе вскрышных пород) для производства наиболее рентабельных основных и попутных продуктов и установить закономерности изменения экстремальных значений

и кондиций руд в зависимости от ценности произведенных из них продуктов.

4. Методологические основы определения и нормирования потерь руд по паршетрам горногеометрических моделей и предельным значениям показателей полезных ископаемых, обеспечивающие (в совокупности с информационными горными технологиями и автоматизированным управлением выемочно-погрузочными механизмами) эффективный контроль процесса добычных работ и оптимальное соотношение между взаимосвязанными количественными и качественными потерями.

5. Созданная методика определения плотности сети разведочных скважин (в соответствии с критерием оптимизации затрат на разведку и ущербом от количественных и качественных потерь, обусловленных недостаточной разведанностью различных видов сырья) обеспечивает рациональное использование минеральных ресурсов (в том числе вскрышных пород).

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

А) Разработаны новые горногеометрические модели показателем полезных ископаемых, характеризующие сложность их строения, позволяющие установить систему взаимосвязей количественных и качественных потерь при добычных работах на карьерах, автоматизировать эти процессы и создать информационные технологии управления качеством рудных масс;

Б) Теоретически обоснован способ определения потерь и разубо-живания по параметрам их моделей, который позволяет пропюзировать эти потери, рассчитать их вероятностные значения и оптимальные

технологические поверхности и (в сочетании с автоматизированными методами управления механизмами и информационными технологиями) контролировать процесс отработки полезных ископаемых и качество рудных масс;

В) Созданы математические модели потоков рудных и промежуточных масс, которые позволяют определить дифференцированное извлечение полезных компонентов из каждого сорта и типа руд, входящих в шихту, установить взаимосвязи количественных и качественных потерь, возникающих на этих стадиях, с характеристиками сырья и технологическими процессами;

Г) Предложена (основанная на этих взаимосвязях) методика классификации всех видов количественных и качественных потерь, позволяющая обосновать условия и способы их направленного сокращения, формирование оптимальных уровней качества различных рудных и промежуточных масс (в том числе отходов), обеспечивающие комплексное освоение горнохимического сырья;

Д) Предложены радиометрические способы управления качеством нерадиоакйивных видов горнохимического сырья на стадиях рудоподго-товки и первичной переработки, которые обеспечивают оптимальные уровни количественных и качественных потерь на этих стадиях;

Е) Разработан автоматизированный способ определения основных характеристик жидких масс (отходов обогащения), позволяющий установить состав этих масс (вещественный и гранулометрический), закономерности отделения от них твердых частиц, Pix размещение по дну хвостохранилища и обосновать способы утилизации данных видов втори ного сырья;

Ж) Предложена методика управления качеством вскрышных пород (при их отработке и сортировке), обеспечивающая освоение значительной части этих пород (свыше 50$) для производства рентабельных строительных материалов;

3) Создана методика технико-экономического анализа в соответ-

ствии с оптимальными ypoвняIvIИ качества различных масс СТд (т.е. на базе горногеометрических и математических моделей), позволяющая обосновать условия и эффективность рационального и безотходного освоения минеральных ресурсов (в том числе вскрышных пород);

И) Разработана методика оптимизации сети разведочных скважин в зависимости от ущерба от потерь, обусловленных недостаточной изученностью полезных ископаемых.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается:

- комплексным характером работы, включающей анализ и обобщения опыта внедрения отдельных разработок (теоретические и экспериментальные исследования, апробацию в производственных условиях по многим горнохимическим предприятиям);

- удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов с фактическими показателями работы предприятий;

- апробацией разработанных методик и документов по обоснованию кондиций и нормативов потерь полезных ископаемых;

- практическим многолетним использованием горными предприятиями (подотраслями "Горнохимпром", "Сера", "Галургия" и т.д.) методических разработок, пособий и инструкций, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора;

О V V __ «•■>

- экономической эффективностью, достигнутой при внедрении результатов исследования в производство и при проектировании предприятий горнохимического сырья.

Научное значение диссертации состоит в разработке теоретических основ и комплексного метода управления полнотой извлечения и качеством многокомпонентных масс в сквозном технологическом цикле, обоснованных технических и экономических решений по оптимизации: всех видов количественных и качественных потерь этих масс, параметров кондиций полезных ископаемых и сети разведочных скважин, качества вторичного сырья и вскрышных пород - для сокращения по-

терь полезных компонентов, комплексного использования минеральных ресурсов и производства из них различных рентабельных продуктов.

Практическая ценность работы. Разработанный комплексный метод управления полнотой извлечения и качеством многокомпонентных масс в сквозном технологическом цикле позволяет решить широкий круг практических задач при разведке, добыче, рудоподготовке, обогащении руд и утилизации отходов: I) создана методика определения всех видов количественных и качественных потерь в СТЦ, их классификация в зависимости от взаимосвязей с показателями рудных