книги / Управление качеством руд при добыче

Существуют два способа геолого-технологического картирования: прямой и косвенный. При прямом способе из всех рудных пересечений, соответствующих рядовым или групповым пробам, берут малообъемные технологические пробы, которые испытывают по упрощенной технологической схеме. На основании результатов испытаний составляют технологические карты (рис. 5.1), на которых могут быть отображены, кроме технологических типов и сортов руд, выход концентрата, извлечение полезных компонентов или качество получаемой продукции. Такое картирование получило название собственно технологического.

Рис. 5.1. Геолого-технологическая карта залежи Черемшанского месторождения оксидно-силикатных никелевых руд (Урал) по Л.М. Петрухе1: 1 – вмещающие породы; 2 – контур рудной залежи; 3 – границы технологических типов руд; 4–9 – технологическиетипы руд (4 – кремнистые, 5 – кремнисто-магнезиальные, 6 – железистые, 8 – магнезиальные,

9 – нормальные); 10 – разведочные линии

1 Петруха Л.М. Разведка месторождений и полезных ископаемых: учеб. пособие / Урал. гос. горно-геол. акад. Екатеринбург, 2003. 246 с.

31

Косвенный способ основан на прогнозировании показателей переработки руды по зависимостям их от геологических факторов. Косвенный способ состоит из трех этапов.

На первом этапе изучают зависимости показателей переработки от геологических факторов с помощью минералого-техноло- гических и сортовых технологических проб. По мере увеличения количества проб зависимости уточняют. В процессе изучения зависимостей устанавливают информативные геологические факторы (химический и минеральный составы, текстурно-структурные особенности, соотношение природных типов руд и др.), т.е. только те особенностируды, которыевлияютнапоказатели ее переработки.

На втором этапе осуществляется геологическое картирование информативных факторов. На третьем этапе производится прогнозирование показателей переработки по установленным зависимостям и составляются технологические карты. Косвенное геологотехнологическое картирование является более экономичным по сравнению с прямым, так как резко сокращается количество технологических испытаний, их заменяют прогнозированием технологических показателей переработки руды. Однако косвенное картирование можно применять лишь в тех случаях, когда имеются четкие зависимостипоказателейпереработкиоткачестваруды.

Изучение технологических свойств руд, картирование показателей их переработки играет важную роль при разведке месторождений, так как позволяет выполнить его геолого-экономическую оценку, составить обоснованный проект перерабатывающей фабрики и осуществлять наиболее рациональную эксплуатацию месторождения.

На геолого-технологических картах (планах, проекциях) изображаются площади распространения технологических типов и сортов полезного ископаемого и их технологические показатели. При построении часто используется метод изолиний.

32

6. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ДОБЫТОГО ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

В общешахтном рудопотоке качество руды и его стабильность зависит от пяти основных групп взаимодействующих факторов: геологических, технологических, организационно-техни- ческих, экономических, социально-экологических.

Эти факторы могут быть:

–управляемыми (при воздействии на них можно изменять конечный результат);

–неуправляемыми (не поддаются каким-либо корректирующим действиям).

К числу неуправляемых относятся большинство природных факторов (качество ископаемого в недрах, прочностные и другие свойства горных пород, условия залегания рудных тел, их размеры, наличие вредных примесей), некоторые экономические, связанные с изменчивостью потребности в том или ином товаре, с колебанием цен, уровень инфляции, различные форс-мажорные обстоятельства природного, экономического исоциальногохарактера.

Управляемые факторы – это технологические, технические, организационные, частично экономические. Степень управляемости зависит от стадии производства и иерархического уровня управляющего звена.

На стадии проектирования рассматривают альтернативные варианты техники, технологии, организации производства – у каждого из них свои показатели горнодобычных работ, в том числе и по качеству добытого полезного ископаемого, т.е. закладывая в проект разработки месторождения какой-либо вариант, можно формировать качество будущей продукции.

На стадии эксплуатации – руководство горных работ, действующее в рамках своих технологий в соответствии с проектом и в меру своей компетенции, влияет на производство и соответственно на количественные и качественные результаты работы. Это происходит при планировании и при текущем управлении производства. Кроме того, руководители среднего и низшего управ-

33

ляющего уровня (начальники участков, горные мастера) осуществляют конкретные производственные действия, влияющие на конечные результаты добычи. После разработки технических, технологических и организационных вариантов горных работ происходит их экономическая оценка.

Рис. 6.1. Механизм взаимодействия факторов, влияющих на качество добытого полезного ископаемого

Все факторы, действующие на качество добычи, взаимодействуют и между собой. Совместное воздействие совокупности влияющих факторов можно рассматривать как некую динамическую систему, отражающую общий механизм формирования качества продукции горнодобывающего производства (рис. 6.1).

6.1. Геологические факторы, определяющие качество руды и его стабильность при добыче

Средигеологическихфакторовразличаютследующие(рис. 6.2):

–сложность горно-геологических условий;

–неравномерностьраспределенияполезныхкомпонентов(ПК);

–наличие полезных компонентов во вмещающих породах;

–наличие включений пустых пород в рудных телах;

–физико-механические свойства руд и вмещающих пород.

34

Рис. 6.2. Классификация геологических факторов, определяющих качество

Сложность горно-геологических условий. На качество рудо-

потока особое влияние оказывает форма рудных тел и условия их залегания. Согласно предложенной классификации (см. рис. 6.2), выделяются рудные тела, выдержанные и не выдержанные по мощности и углу падения, рудные тела со сложной гипсометрией и рудные тела сложной формы (рис. 6.3).

Неравномерность распределения полезных компонентов.

Распределение полезных компонентов в месторождении имеет различные особенности. Возможно неоднородное (неравномерное) распределение содержания ПК в одном рудном теле, в разных рудных телах месторождения, а также в каждом рудном теле и в разных рудных телах месторождения.

Степень неоднородности качества руды характеризуется коэффициентом вариации

/ ,

где – среднеквадратическое отклонение,

35

Рис. 6.3. Форма рудных тел и условия их залегания: а, б – выдержанные по мощности и углу падения пологопадающие и крутопадающие рудные тела соответственно; в, г – не выдержанные по углу падения рудные тела (разрез в крест простирания) – угол падения меняется в пределах одного рудного тела и угол падения различен для разных рудных тел одного месторождения; д, е – не выдержанные по мощности рудные тела по простиранию (план) и по падению (разрез) соответственно; ж, з – рудные тела со сложной гипсометрией по падению (разрез)

и по простиранию (план) соответственно

	(αi α)2	;
	n 1

α – среднее содержание ПК в пробах, α αi /n; i – содержание

ПК в i-й пробе; i – номер пробы; n – количество проб.

Для железорудной промышленности Д.Р. Каплунов предложил следующую классификацию рудных тел по степени неоднородности:

–однородные месторождения < 7 %;

–умеренно однородные месторождения = 7…11 %;

–неоднородные месторождения > 11 %.

Для цветной металлургии предложена более подробная классификация:

36

–весьма однородные месторождения < 10 %;

–однородные = 10…15 %;

–средней однородности = 15…20 %;

–неоднородные = 20…25 %;

–весьма неоднородные > 25 %.

Рис. 6.4. Распределение содержания железа в рудном теле по его мощности, длине по простиранию или падению (восстанию):

а – однородное; б – умеренно неоднородное; в – неоднородное

Неоднородность размещения ПК в рудных телах характеризуются гистограммами распределения содержания ПК в массиве. Сте-

37

пень неоднородности железных руд Кривбасса представлена результатами опробования изменения содержания ПК по мощности рудных тел m, по простиранию L или падению (восстанию) H и кривыми распределения i = f( ), где i – частость (частота) распределения, i n / n; n – количество проб в интервалах заданных со-

держаний ПК; n – общее количество проб(рис. 6.4).

Наличие полезных компонентов во вмещающих породах.

Этот фактор определяет количество и качество примешиваемой породы при разубоживании руды. Поэтому он и зависит от разубоживания, и влияет на его расчетное значение. Различные степени оруденения вмещающих пород показаны на рис. 6.5. Полезные компоненты во вмещающих породах могут отсутствовать или присутствовать со сниженным (понижающимся) или максимальным содержанием.

а

б

в

Рис. 6.5. Содержание полезного компонента во вмещающих породах ничтожно мало или мало меняется по мощности рудного тела (а), снижается в висячем или лежачем боках (б), существенно увеличивается на границе висячего и лежачего боков (в)

Наличие пустых пород в рудных телах. Пустые породы или весьма убогие руды часто присутствуют в рудных телах в виде различных форм и образований (рис. 6.6). Наиболее типичны следующие:

– прослойки и пропластки, толщиной от нескольких сантиметров до 1 м и более;

38

–включения пустых пород или убогих руд, размерами от нескольких сантиметров до нескольких метров;

–вкрапления пустых пород размерами от долей миллиметра до нескольких сантиметров.

а

б

в

Рис. 6.6. Формы и образования пустых пород в рудных телах:

а – пропласток пустых пород в горизонтальной залежи (разрез в крест простирания); бив– включенияивкрапленияпустыхпородвкрутопадающем рудном теле

Физико-механические свойства руд и пород. Разнообразие этих свойств существенно влияет на технологию добычи и обогащения и, следовательно, на качество и стабильность рудопотока и концентрата. Плотность руд и пород позволяет дифференцировать руды по сортам и типам, отделять пустые породы; хрупкость руд и пород определяет гранулометрический состав рудопотока, особенно минералов, содержащих полезные компоненты.

6.2. Технологические факторы, обеспечивающие качество и стабильность рудопотока

Технологические факторы оказывают решающее влияние на качество полезного ископаемого, направляемого на обогатительную фабрику, при этом они действуют неоднозначно, а иногда и противоречиво. Технологические факторы группируют следующим образом (рис. 6.7):

–порядок отработки горизонта;

–размеры (запасы) эксплуатационных блоков;

–системы разработки;

39

–способы отбойки руды;

–гранулометрический состав рудопотока;

–порядок выпуска и доставки руды;

–способы управления горным давлением.

Рис. 6.7. Классификация технологических факторов, определяющих качество рудопотока и его стабильность

Порядок отработки горизонта. Можно выделить два ос-

новных порядка отработки горизонта: последовательный и выборочный (рис. 6.8). В первом случае различают прямой (от центра к флангам); обратный (от флангов к центру) и комбинированный (от центра к флангам и от флангов к центру) порядок разработки. При выборочном порядке отработки горизонта к выемке планируются блоки, расположенные по всему горизонту.

При стабильном распределении содержания ПК в рудном теле порядок отработки не влияет на качество рудопотока (содержание ПК в нем не меняется).

40