Об утверждении справочника по наилучшим доступным техникам "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)"

Новый

Постановление Правительства Республики Казахстан от 8 декабря 2023 года № 1101

      В соответствии с пунктом 6 статьи 113 Экологического кодекса Республики Казахстан Правительство Республики Казахстан ПОСТАНОВЛЯЕТ:

      Утвердить прилагаемый справочник по наилучшим доступным техникам "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)".

      2. Настоящее постановление вводится в действие со дня его подписания.

      Премьер-Министр
Республики Казахстан
А. Смаилов

  Утвержден
постановлением Правительства
Республики Казахстан
от 8 декабря 2023 года № 1101

Справочник
по наилучшим доступным техникам
"Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)"

Оглавление

      Оглавление

      Список схем/рисунков

      Список таблиц

      Глоссарий

      Предисловие

      Область применения

      Принципы применения

      1. Общая информация

      1.1. Структура и технологический уровень отрасли

      1.1.1. Объекты по видам технологического процесса

      1.1.2. Объекты по сроку эксплуатации

      1.1.3. Объекты по географической принадлежности

      1.1.4. Объекты по производственным мощностям и видам выпускаемой продукции

      1.2. Минерально-сырьевая база

      1.3. Технико-экономические показатели отрасли

      1.4. Потребление энергетических, сырьевых и водных ресурсов

      1.5. Основные экологические проблемы

      1.5.1. Основные экологические проблемы при открытой и подземной разработке и добыче, обогащении

      1.5.2. Воздействие при проведении геологоразведочных работ

      1.5.3. Воздействие на флору и фауну

      1.5.4. Воздействие при ликвидации и рекультивации

      2. Методология определения наилучших доступных техник

      2.1. Детерминация, принципы подбора НДТ

      2.2. Критерии отнесения техник к НДТ

      2.3. Экономические аспекты внедрения НДТ

      2.3.1 Подходы к экономической оценке НДТ

      2.3.2 Способы экономической оценки НДТ

      2.3.3 Платежи и штрафы за негативное воздействие на окружающую среду

      2.3.4 Расчет на установке

      3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      3.1. Открытая добыча руд цветных металлов (включая драгоценные)

      3.1.1. Снятие ПСП и его складирование

      3.1.2. Вскрытие карьерного поля

      3.1.3. Вскрышные работы

      3.1.4. Системы разработки

      3.1.5. Буровзрывные работы

      3.1.6. Добыча руды

      3.1.7. Транспортировка

      3.1.8. Первичное дробление и измельчение руды

      3.1.9. Обращение со вскрышными породами

      3.1.10. Карьерный водоотлив

      3.2. Подземная добыча руд цветных металлов (включая драгоценные)

      3.2.1. Вскрышные работы

      3.2.2. Подготовка

      3.2.3. Системы разработки

      3.2.4. Крепление выработок

      3.2.5. Отбойка и дробление руды

      3.2.6. Доставка и выпуск руды

      3.2.7. Транспортировка и подъем

      3.2.8. Поддержание выработанного пространства

      3.2.9. Обращение с пустыми породами

      3.2.10. Шахтный водоотлив

      3.2.11. Рудничная вентиляция

      3.3. Комбинированный способ добычи руд цветных металлов (включая драгоценные)

      3.4. Обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)

      3.4.1. Подготовительные процессы: дробление и грохочение, измельчение и классификация

      3.4.2. Основные методы обогащения

      3.4.3. Химические процессы в комбинированных схемах обогащения

      3.4.4. Вспомогательные процессы

      3.4.5. Аппараты для обогащения руд цветных металлов

      3.4.6. Технология обогащения руд цветных металлов (включая драгоценные)

      3.4.7. Складирование, транспортирование

      3.4.8. Сточные воды обогатительных фабрик, их очистка и использование

      3.4.9. Хвостовое хозяйство

      4. Общие наилучшие доступные техники для предотвращения и/или сокращения эмиссий и потребления ресурсов

      4.1 Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      4.2 Внедрение систем экологического менеджмента

      4.3 Внедрение систем энергетического менеджмента

      4.4 Мониторинг эмиссий

      4.4.1. Мониторинг выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

      4.4.2. Мониторинг сбросов загрязняющих веществ в водные объекты

      4.5. Проведение планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания оборудования и техники

      4.6. Управление водными ресурсами

      4.7. Управление отходами

      4.8. Управление технологическими остатками

      4.9. Снижение уровней физического воздействия

      4.10. Рекультивация нарушенных земель

      5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

      5.1. Внедрение систем автоматизированного контроля и управления в технологическом процессе

      5.1.1. Автоматизированные системы управления горнотранспортным оборудованием

      5.1.2. Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП) (печи, котлы и т. д.)

      5.1.3. Система автоматизации контроля и управления процессами обогащения

      5.2. НДТ в области энерго- и ресурсосбережения

      5.2.1. Применение частотно-регулируемого привода на различном оборудовании (конвейерное, вентиляционное, насосное и т. д.)

      5.2.2. Применение электродвигателей с высоким классом энергоэффективности

      5.2.3. Применение энергосберегающих осветительных приборов

      5.2.4. Применение устройств компенсации реактивной мощности, а также фильтро-компенсирующих устройств, для фильтрации высших гармоник и компенсации реактивной мощности в электрических сетях предприятий

      5.2.5. Применение современных теплоизоляционных материалов на высокотемпературном оборудовании

      5.2.6. Рекуперация тепла из теплоты отходящего процесса

      5.3. НДТ, направленные на обеспечение стабильности производственного процесса

      5.3.1. Обеспечение стабильности процесса добычи руд

      5.3.2. Обеспечение стабильности процесса обогащения руд цветных металлов

      5.4. НДТ, направленные на снижение негативного воздействия на атмосферный воздух

      5.4.1. НДТ, направленные на предотвращение неорганизованных эмиссий в атмосферный воздух

      5.4.2. НДТ, направленные на предотвращение организованных эмиссий в атмосферный воздух

      5.5. НДТ, направленные на предотвращение и снижение сбросов сточных вод

      5.5.1. Управление водным балансом горнодобывающего предприятия

      5.5.2. Снижение водоотлива карьерных и шахтных вод

      5.5.3. Управление поверхностным стоком территории наземной инфраструктуры

      5.5.4. Применение современных методов очистки сточных вод

      5.6. НДТ, направленные на сокращение воздействия отходов процессов добычи и обогащения

      5.6.1. Использование отходов добычи и обогащения в качестве сырья или добавки к продукции во вторичном производстве и строительных материалов

      5.6.2. Использование пресс-фильтров для обезвоживания отходов обогащения

      5.6.3. Использование керамических вакуум-фильтров для обезвоживания отходов обогащени

      5.6.4. Использование отходов при заполнении выработанного пространства

      5.6.5. Использование отходов при ликвидации горных выработок

      5.6.6. Переработка отходов добычи и обогащения (вторичные минеральные ресурсы, техногенные месторождения) с целью извлечения основных и попутных ценных компонентов

      6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

      6.1. Общие НДТ

      6.1.1. Система экологического менеджмента

      6.1.2. Управление энергопотреблением

      6.1.3. Управление процессами

      6.1.4. Мониторинг выбросов

      6.1.5. Мониторинг сбросов

      6.1.6. Управление водными ресурсами

      6.1.7. Шум

      6.1.8. Запах

      6.2. Снижение эмиссий загрязняющих веществ.

      6.2.1. Снижение выбросов от неорганизованных источников.

      6.2.2. Снижение выбросов от организованных источников.

      6.3. Снижение сбросов сточных вод

      6.4. Управление отходами

      6.5. Требования по ремедиации

      7. Перспективные техники

      7.1. Перспективные техники в области добычи цветных руд открытым и подземным способом

      7.1.1. Беспилотная техника

      7.1.2. Беспилотные тяговые агрегаты

      7.1.3. Автосамосвалы на альтернативных источниках энергии

      7.1.4. Автоматизированная система управления буровыми работами и зарядными машинами

      7.1.5. Применение систем высокоточного позиционирования ковша для забойных экскаваторов

      7.1.6. Применение беспилотных летательных аппаратов для производства маркшейдерских работ

      7.1.7. Автоматизация процессов добычных работ в подземных условиях

      7.1.8. Высокопроизводительная проходка горных выработок

      7.1.9. Использование сплавов и износостойких материалов

      7.1.10. Автоматизированный аппаратный контроль состояния ствола, подъемных сосудов, канатов

      7.1.11. Интеллектуальный карьер

      7.1.12. Цифровизация управления процессами железнодорожной перевозки горной массы

      7.2. Перспективные техники в области обогащения цветных руд

      7.2.1. Метод бесцианидного выщелачивания

      7.2.2. Метод подземного выщелачивания

      7.3. Перспективные техники предотвращения и (или) сокращения выбросов

      7.3.1. Использование керамических фильтров для снижения выбросов твердых частиц и оксидов азота в газовых потоках

      7.3.2. Технология CATOX

      7.3.3. Мультивихревые гидрофильтры (МВГ)

      7.3.4 Использование метода пастового сгущения при сухом складировании хвостов обогащения руд цветных металлов

      7.3.5 Сухая система газоочистки с вдуванием адсорбента MEROS

      7.3.6 Использование отходов полиэтилена и полипропилена с последующей температурной обработкой до сплавления с поверхностью хвосто- и шламохранилища

      7.3.7 Закрепление пылящих поверхностей хвостохранилищ путем нанесения на поверхность меловой суспензии с последующей обработкой ее разбавленным раствором серной кислоты

      8. Дополнительные комментарии и рекомендации

Список схем/рисунков

Рисунок 1.1.

Структура производства металлургической отрасли Казахстана

Рисунок 1.2.

Доля отечественной добычи золота

Рисунок 1.3.

Количество горнодобывающих предприятий цветной металлургии

Рисунок 1.4.

Объемы производства золота за 2020 год в разрезе регионов и компаний

Рисунок 1.5.

Объемы выпуска металлургической продукции в денежном эквиваленте, трлн тг

Рисунок 1.6.

Объем производства в разрезе регионов за январь-декабрь 2021 г., млрд тенге

Рисунок 1.7.

Инвестиции в недропользование по различным видам металлов

Рисунок 1.8.

Структура экспорта горнодобывающей промышленности РК

Рисунок 1.9.

Схема взаимодействия а -карьера и б - подземного рудника (шахты) с окружающей средой

Рисунок 1.10.

Основные источники и виды загрязнения атмосферы при проведении горных работ

Рисунок 1.11.

Потоки вод в зоне дамбы хвостохранилища, где нет плотного основания

Рисунок 3.1.

Схема основных технологических процессов горнодобывающего предприятия

Рисунок 3.2.

Схема технологического процесса открытых горных работ

Рисунок 3.3.

Параметры наклонной траншеи

Рисунок 3.4.

Системы открытой разработки

Рисунок 3.5.

Буровые станки, используемые на карьерах

Рисунок 3.6.

Транспортировка руды, а - железнодорожным, б- автомобильным и в - конвейерным транспортом

Рисунок 3.7.

Принципиальная схема работы дробилки

Рисунок 3.8.

Схемы одностадиального дробления в а - открытом цикле и б - закрытом цикле

Рисунок 3.9.

Внешний вид отвала вскрышных пород

Рисунок 3.10.

Традиционная схема циркуляции воды

Рисунок 3.11.

Комплекс проходческий КПВ-4А

Рисунок 3.12.

Классификация комплекса рабочих процессов при производственной стадии очистных работ

Рисунок 3.13.

Конструкция комбинированного крепления горных выработок

Рисунок 3.14.

Внешний вид машин для крепления выработок анкерами

Рисунок 3.15.

Внешний вид буровых станков, применяемых на рудниках

Рисунок 3.16.

Внешний вид скреперных лебедок

Рисунок 3.17.

Внешний вид транспортно-доставочных погрузочных машин

Рисунок 3.18.

Насосная камера шахтного воодотлива

Рисунок 3.19.

Типы применяемых вентиляторов местного проветривания на рудниках и шахтах РК

Рисунок 3.20.

Схема технологического этапа переработки руд

Рисунок 3.21.

Принципиальная схема выщелачивания золота

Рисунок 3.22.

Флотомашины

Рисунок 3.23.

Схема обогащения руд на обогатительной фабрике В14 №1

Рисунок 3.24.

Схема обогащения руд на обогатительной фабрике В14 №2

Рисунок 3.25.

Технологическая схема переработки окисленных руд методом кучного выщелачивания

Рисунок 3.26.

Баланс сырья и продукции завода по переработке окисленных руд

Рисунок 3.27.

Зависимость извлечения руды от общего производства меди по заводу окисленных руд фабрики С3

Рисунок 3.28.

Схема прямой селективной флотации медно-цинковых руд

Рисунок 3.29.

Коллективно-селективная схема обогащения медно-цинковых руд

Рисунок 3.30.

Схема обезмеживания и обезжелезнения цинкового концентрата

Рисунок 3.31.

Технологическая схема селекции коллективных медно-никелевых концентратов

Рисунок 3.32.

Технологическая схема и режим флотации медно-молибденовых руд с использованием ферроцианида

Рисунок 3.33.

Технологическая схема и режим флотации медно-молибденовых руд с использованием при селекции декстрина и обжига

Рисунок 5.1.

Сравнение обычного электродвигателя с энергоэффективным

Рисунок 5.2.

Мельницы самоизмельчения

Рисунок 5.3.

Схема грохота с мультипитателем

Рисунок 5.4.

Бисерная вертикальная мельница

Рисунок 5.5.

Общий вид колонных флотомашин

Рисунок 5.6.

Классификация ионных флокулянтов

Рисунок 5.7.

Схема распределения потоков в рабочей зоне вакуум-фильтра

Рисунок 5.8.

Керамический дисковый вакуумный фильтр

Рисунок 5.9.

Карта удельно-электрического сопротивления на площадке КВ

Рисунок 5.10.

Разрез электросопротивления грунтов через площадку КВ

Рисунок 5.11.

Движение воздушно–водяной смеси при мокром методе пылеподавления

Рисунок 5.12.

Схема движения воды при мокром бурении скважин и шпуров ручными перфораторами

Рисунок 5.13.

Схема пылеулавливающей установки

Рисунок 5.14.

Модель движения воздушно–пылевой смеси в укрытии при использовании полок

Рисунок 5.15.

Генератор тумана, используемый для снижения пыли в забое

Рисунок 5.16.

Воздухоочистительная установка, размещенная на сопряжении у устья выработки по ходу вентиляционной струи

Рисунок 5.17.

Воздухоочистительная установка, размещенная в забое выработки

Рисунок 5.18.

Использование ветровых экранов

Рисунок 5.19.

Схема устройства электрофильтра (показаны только две зоны)

Рисунок 5.20.

Конструкция рукавного фильтра

Рисунок 5.21.

Радиальный мокрый скруббер

Рисунок 5.22.

Методы очистки сточных вод

Рисунок 5.23.

Схема песчаного фильтра

Рисунок 5.24.

Схема процессов коагуляции и флокуляции

Рисунок 5.25.

Диаграмма использования вяжущих (а) и инертных материалов (б) в закладочных работах (%)

Рисунок 5.26.

Схема цепи аппаратов автономного мобильного технологического комплекса по переработке и утилизации техногенных и природно-техногенных месторождений

Рисунок 7.1.

Мировой опыт внедрения беспилотных технологий

Рисунок 7.2.

Принципиальная схема CATOX

Рисунок 7.3.

Хвостохранилище

Рисунок 7.4

Виды сгустителей

Список таблиц

Таблица 1.1.

Основные месторождения руд цветных металлов (включая драгоценные) и перечень эксплуатирующих их предприятий по данным КТА

Таблица 1.2.

Производство промышленной продукции в ГМК в натуральном выражении в Республике Казахстан за 2021 год

Таблица 1.3.

Запасы цветных и драгоценных руд в Казахстане

Таблица 1.4.

Потребление электрической энергии на предприятиях Казахстана

Таблица 1.5.

Воздействие на окружающую среду горнодобывающего предприятия на разных этапах деятельности

Таблица 2.1.

Ориентировочные справочные значения осуществимости инвестиций в охрану окружающей среды

Таблица 2.2.

Ориентировочные справочные затраты на внедрение технологии из расчета на единицу массы загрязняющего вещества

Таблица 3.1.

Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

Таблица 3.2.

Типы применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.3

Выбросы пыли в атмосферный воздух (по данным КТА)

Таблица 3.4.

Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.5

Объемы выбросов пыли при проведении вскрышных работ

Таблица 3.6.

Классификация систем разработки по Н. В. Мельникову

Таблица 3.7.

Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.8.

Взрывчатые вещества, используемые на действующих карьерах по добыче руд цветных металлов в Республике Казахстан (по данным КТА)

Таблица 3.9

Объемы выбросов пыли при проведении буровзрывных работ

Таблица 3.10.

Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.11.

Подземные дробильные комплексы первичного дробления руды на горнодобывающих предприятиях РК

Таблица 3.12

Отходы при открытой добыче цветных руд (по данным КТА)

Таблица 3.13

Валовые сбросы основных загрязняющих веществ при добыче руд цветных металлов

Таблица 3.14.

Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

Таблица 3.15.

Классификация способов вскрытия рудных месторождений

Таблица 3.16.

Классификация способов и схем подготовки рудных месторождений

Таблица 3.17.

Единая классификация систем подземной разработки рудных месторождений

Таблица 3.18.

Общие сведения о типах применяемого оборудования на рудниках и шахтах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.19.

Взрывчатые вещества, используемые на действующих рудниках по добыче руд цветных металлов в Республике Казахстан

Таблица 3.20

Выбросы пыли в атмосферный воздух (по данным КТА)

Таблица 3.21.

Классификация способов доставки руды

Таблица 3.22.

Общие сведения о типах применяемого оборудования на рудниках и шахтах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

Таблица 3.23.

Способы поддержания очистного пространства

Таблица 3.24

Отходы производства при подземной добыче руд цветных металлов, их применение и методы размещения

Таблица 3.25

Валовые сбросы основных загрязняющих веществ при добыче руд цветных металлов (по данным КТА)

Таблица 3.26.

Содержание металлов в руде и концентратах, требуемое для металлургического передела

Таблица 3.27.

Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

Таблица 3.28

Выбросы пыли в атмосферный воздух при дроблении и грохочении, измельчении, классификации (по данным КТА)

Таблица 3.29

Основные минералы, входящие в состав руд цветных металлов

Таблица 3.30

Технические требования к цинковым концентратам и продуктам

Таблица 5.1.

Влияние подпорной стенки на показатели взрывания пород

Таблица 5.2.

Расход солей для гидрозабойки при отрицательных температурах воздуха

Таблица 5.3.

Параметры циклонов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24

Таблица 5.4.

Эффективность очистки газа в циклоне

Таблица 5.5.

Эффективность очистки и уровни выбросов, связанные с использованием электрофильтров

Таблица 5.6.

Сравнение различных систем рукавных фильтров

Таблица 5.7.

Использование отходов горнодобывающей промышленности в отраслях

Таблица 6.1.

Технологические показатели выбросов пыли в процессах, связанных с дроблением, классификацией (грохочением), транспортировкой, хранением

Таблица 6.2.

Технологические показатели выбросов пыли при обогащении руд цветных металлов (включая драгоценные), в том числе при процессах гидрометаллургии

Таблица 6.3.

Технологические показатели сбросов карьерных и шахтных сточных вод при добыче руд цветных металлов (включая драгоценные), поступающих в поверхностные водные объекты

Таблица 7.1.

Преимущества использования пастовых сгустителей на хвостохранилищах

Глоссарий

      Настоящий глоссарий предназначен для облегчения понимания информации, содержащейся в настоящем справочнике по наилучшим доступным техникам "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)" (далее – справочник по НДТ). Определения терминов в этом глоссарии не являются юридическими определениями (даже если некоторые из них могут совпадать с определениями, приведенными в нормативных правовых актах Республики Казахстан).

      Глоссарий представлен следующими разделами:

      термины и их определения;

      аббревиатуры и их расшифровка;

      химические элементы;

      химические формулы;

      единицы измерения.

Термины и их определения

      В настоящем справочнике по НДТ используются следующие термины:

агрегат

-

совокупность конструктивно связанных технологического оборудования и устройств, обеспечивающая проведение комплексного металлургического процесса в условиях массового и поточного производства;

сточные воды

-

воды, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека или на загрязненной территории;

подуступ

-

часть уступа по его высоте, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, обслуживаемая общим для всего уступа транспортом;

вскрыша

-

объем пустых пород, извлекаемый при разработке залежи и отправляемый в отвалы (как правило, не используемый в горно-металлургическом переделе);

открытая разработка

-

разработка месторождения полезных ископаемых с применением открытых горных выработок;

вскрытые запасы

-

вскрытыми считают запасы, для разработки которых произведены все работы по вскрытию залежи или ее части, пройдены дренажные выработки и имеются транспортные пути, съезды и траншеи, удалены покрывающие породы;

забалансовые запасы

-

запасы, использование которых в настоящее время экономически нецелесообразно вследствие низкого содержания, малой мощности, незначительного количества, сложности условий разработки и переработки;

балансовые запасы

-

запасы, использование которых экономически целесообразно и которые удовлетворяют определенным требованиям (кондициям) для их подсчета в недрах;

блок

-

часть уступа, самостоятельно отбитая или отрабатываемая в данное время и имеющая свою ширину, длину и высоту;

боксит

-

глиноземсодержащая руда, состоящая из гидратов оксида алюминия, оксидов железа и кремния, сырье для получения глинозема и глиноземсодержащих огнеупоров;

тонна условного топлива (т у.т.)

-

единица измерения энергии, равная 29,3 ГДж, определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны каменного угля;

подготовленные запасы

-

запасы из числа вскрытых, не зачищенных от породы после экскавации по кровле уступа мощностью до 0,5 м, а с боков − до 1 м;

cплав Доре

-

золото-серебряный сплав, получаемый на золоторудных месторождениях и отправляемый на аффинажные заводы для последующей очистки;

движущая сила внедрения

-

причины реализации технологии, например, другое законодательство, улучшение качества продукции;

наилучшие доступные техники

-

наиболее эффективная и передовая стадия развития видов деятельности и методов их осуществления, которая свидетельствует об их практической пригодности для того, чтобы служить основой установления технологических нормативов и иных экологических условий, направленных на предотвращение или, если это практически неосуществимо, минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду;

подземная разработка

-

разработка месторождения полезных ископаемых с применением подземных горных выработок;

ширина рабочей площадки

-

часть уступа в виде горизонтальной площадки, где размещается выемочное, буровое оборудование, транспортные пути, а также бермы безопасности и прочие площади, необходимые для отработки горизонта;

классификация

-

разделение измельченного продукта неоднородного по размеру частиц на две или более фракции частиц определенного размера с помощью классифицирующего устройства;

удельный расход потребления ТЭР

-

единица измерения, используемая для определения энергетической емкости производственного (технологического) процесса;

карьер

-

производственная единица горного предприятия, осуществляющая добычу полезных ископаемых открытыми горными работами;

борт карьера

-

боковая поверхность, ограничивающая карьер, образованная совокупностью откосов и площадок уступов;

рабочий угол борта карьера

-

образуемый линией, соединяющей все верхние бровки рабочих уступов с их рабочими площадками и ближайшим горизонтом;

нерабочий угол борта (угол погашения борта) карьера

-

предельный угол борта карьера, после постановки его в конечное положение, т. е. на конечной глубине карьера, как угол, составленный линией, соединяющей нижнюю бровку последней траншеи со всеми вышележащими верхними бровками уступов и подошвой последней траншеи;

уступ карьера

-

часть борта карьера в форме ступени, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки, погрузки и транспорта;

котел-утилизатор

-

котел, использующий (утилизирующий) теплоту отходящих газов различных технологических установок – дизельных или газотурбинных установок, обжиговых и сушильных барабанных печей, вращающихся и туннельных технологических печей;

квершлаг

-

горизонтальная или наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проведенная по вмещающим породам вкрест простирания или под некоторым углом к линии простирания месторождения и используемая для транспортирования полезного ископаемого, вентиляции, передвижения людей, водоотлива, для прокладки электрических кабелей и линий связи;

руда

-

минеральные или различные накопленные полезные ископаемые (металлы), имеющие достаточную ценность с точки зрения качества и количества, которые можно добывать с прибылью. Большинство руд – это смеси извлекаемых минералов, металлов и вмещающих пород, именуемых как "пустые".

вскрытие месторождения

-

проходка выработок, открывающая доступ от поверхности земли к месторождению или его части и обеспечивающая возможность проведения подготовительных горных выработок;

подготовка месторождения

-

проходка выработок, осуществляемая после вскрытия и обеспечивающая возможность ведения очистных работ;

разработка месторождения

-

совокупность работ по вскрытию и подготовке месторождения и очистной выемке полезного ископаемого;

запасы месторождения или залежи

-

количество полезного ископаемого, выраженное в тоннах или м3;

мощность залежи или рудного тела

-

расстояние по нормали (нормальная мощность) между висячим и лежачим боками, и горизонтальная мощность − расстояние между боками по горизонтали, которая равна частному от деления нормальной мощности на косинус угла падения;

комплексный подход

-

подход, учитывающий более чем одну природную среду. Преимущество данного подхода состоит в комплексной оценке воздействия предприятия на окружающую среду в целом. Это уменьшает возможность простого переноса воздействия с одной среды на другую без учета последствий для такой среды. Комплексный (межкомпонентный) подход требует серьезного взаимодействия и координации деятельности различных органов (ответственных за состояние воздуха, воды, утилизацию отходов и т. д.).

комплексный технологический аудит (КТА)

-

процесс экспертной оценки применяемых на предприятиях техник (технологий, способов, методов, процессов, практики, подходов и решений), направленных на предотвращение и (или) минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе путем сбора соответствующих сведений и (или) посещений объектов, подпадающих под области применения наилучших доступных техник;

кондиции

-

условия, конкретные значения параметров по которым оцениваются запасы и в качестве которых выступают содержание, минимальная мощность, минимальный метро− процент, минимальный коэффициент рудоносности и другие;

бестранспортная система разработки

-

система, при которой отсутствует какой-либо вид транспорта, а перемещение вскрышных пород осуществляется самим выемочным оборудованием и применяется при отработке относительно пологозалегающих залежей при небольшой мощности покрывающих пород;

транспортная система разработки

-

система, при которой используется один или несколько видов транспорта (колесный, рельсовый, конвейерный, скреперный и т.п.) для перемещения вскрышных пород как внутри карьерного поля, так и за его пределы;

кросс-медиа эффекты

-

возможный сдвиг экологической нагрузки от одного компонента окружающей среды к другому. Любые побочные эффекты и отрицательные последствия, вызванные внедрением технологии.

этаж

-

часть шахтного поля, расположенная между соседними откаточным и вентиляционным горизонтами;

запасы, готовые к выемке

-

запасы из числа вскрытых, выемка которых возможна без нарушения правил технической эксплуатации и безопасности, а также при обеспечении полноты выемки по высоте и ширине каждого уступа;

выработанное пространство

-

пространство, образующееся после извлечения полезных ископаемых очистными работами;

рекуперация

-

возвращение части материала или энергии, расходуемых при проведении того или иного технологического процесса, для повторного использования в том же процессе;

утилизация отходов

-

процесс использования отходов в иных помимо переработки целях, в том числе в качестве вторичного энергетического ресурса для извлечения тепловой или электрической энергии, производства различных видов топлива, а также в качестве вторичного материального ресурса для целей строительства, заполнения (закладки, засыпки) выработанных пространств (пустот) в земле или недрах или в инженерных целях при создании или изменении ландшафтов;

переработка отходов

-

механические, физические, химические и (или) биологические процессы, направленные на извлечение из отходов полезных компонентов, сырья и (или) иных материалов, пригодных для использования в дальнейшем в производстве (изготовлении) продукции, материалов или веществ вне зависимости от их назначения;

опасные вещества

-

вещества или группы веществ, которые обладают одним или несколькими опасными свойствами, такими как токсичность, стойкость и биоаккумулятивность, или классифицируются как опасные для человека или окружающей среды;

достигнутые экологические выгоды

-

основное воздействие на окружающую среду, которое должно рассматриваться с помощью технологии (процесса или борьбы), включая достигнутые значения выбросов и эффективность работы;

действующая установка

-

стационарный источник эмиссий, расположенный на действующем объекте (предприятии) и введенный в эксплуатацию до введения в действие настоящего справочника по НДТ. К действующим установкам не относятся реконструируемые и (или) модернизированные установки после введения в действие настоящего справочника по НДТ.

коэффициент извлечения запасов

-

отношение количества извлеченного полезного ископаемого к его первоначально установленному запасу в выработанном месторождении или его части;

воздействие на окружающую среду

-

любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом экологических аспектов объекта;

сгущение

-

процесс обезвоживания путем повышения концентраций твердого компонента в пульпе вследствие осаждения твердых частиц в гравитационном, центробежном или комбинированном поле с одновременным удалением (сливом) слоя очищенной воды;

штрек

-

горизонтальная или с углом наклона обычно не более 3° выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проведенная по простиранию наклонно залегающего месторождения полезного ископаемого или в любом направлении при горизонтальном его залегании;

разубоживание

-

уменьшение содержания полезных компонентов в полезном ископаемом в процессе его добывания по сравнению с содержанием их в массиве;

загрязняющее вещество

-

любые вещества в твердом, жидком, газообразном или парообразном состоянии, которые при их поступлении в окружающую среду в силу своих качественных или количественных характеристик нарушают естественное равновесие природной среды, ухудшают качество компонентов природной среды, способны причинить экологический ущерб либо вред жизни и (или) здоровью человека;

сброс загрязняющих веществ

-

поступление содержащихся в сточных водах загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, недра или на земную поверхность;

выброс загрязняющих веществ

-

поступление загрязняющих веществ в атмосферный воздух от источников выброса;

маркерные загрязняющие вещества

-

наиболее значимые для эмиссий конкретного вида производства или технологического процесса загрязняющие вещества, которые выбираются из группы характерных для такого производства или технологического процесса загрязняющих веществ и с помощью которых возможно оценить значения эмиссий всех загрязняющих веществ, входящих в группу;

мониторинг

-

систематическое наблюдение за изменениями определенной химической или физической характеристики выбросов, сбросов, потребления, эквивалентных параметров или технических мер и т. д.;

осмос

-

прохождение жидкости из слабого раствора в более концентрированный раствор через полупроницаемую мембрану;

топливно-энергетические ресурсы

-

совокупность природных и производственных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем уровне развития техники и технологии доступна для использования в хозяйственной деятельности;

измерение


набор операций для определения значения количества;

качество добытого полезного ископаемого

-

определенное содержание полезных компонентов в сырье или иные его потребительские свойства, отвечающие требованиям потребителя;

восстающий

-

наклонная или вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая по восстанию залежи или вмещающим породам, служащая для перепуска угля или породы на ниже расположенные горизонты, доставки оборудования, закладочных и других материалов с одного горизонта на другой, передвижения людей, вентиляции, размещения трубопроводов и электрических кабелей и в разведочных целях;

эксплуатационные данные

-

данные о производительности по выбросам/отходам и потреблению, например, сырья, воды и энергии. Любая другая полезная информация о том, как управлять, поддерживать и контролировать, включая аспекты безопасности, ограничения работоспособности техники, качество вывода и т. д.

глинозем

-

оксид алюминия Al2O3, представляющий собой сыпучий белый порошок;

берма предохранительная

-

часть уступа, оставляемая на каждом горизонте или через определенное расстояние по высоте, на которой может скапливаться осыпавшаяся с откосов порода, иногда она совмещается с площадкой для размещения транспортных коммуникаций;

разрежение

-

снижение давления воздуха или продуктов сгорания в каналах сооружений и технических систем, способствующее притоку среды в область пониженного давления;

спиральная траншея

-

соединяет уступы по кривым линиям, а сама траншея по профилю в виде спирали;

водосборник

-

горная выработка или группа выработок, предназначенная для сбора вод;

фильтрование

-

процесс обезвоживания путем разделения суспензии на жидкую и твердую фазы с помощью фильтров различной конструкции;

отбор проб

-

процесс, посредством которого часть вещества, материала или продукта отделяется, чтобы сформировать представительную пробу контролируемого продукта. Опробование – это совокупность операций, связанных с отбором и обработкой проб с целью изучения и исследования состава и свойств материала, от которого отобрана проба.

внешние траншеи

-

расположены за конечным контуром карьера и вскрывают с поверхности неглубокие горизонты;

анализ

-

исследование, а также его метод и процесс, имеющие целью установление одной или нескольких характеристик (состава, состояния, структуры) вещества в целом или отдельных его ингредиентов;

горная выработка

-

искусственное сооружение в недрах земли или на ее поверхности, созданное в результате ведения горных работ с целью выполнения ее функционального назначения и сохранения в течение определенного срока времени;

шпур

-

искусственное цилиндрическое углубление в горной породе диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м и предназначенное для размещения заряда взрывчатого вещества, используется также для нагнетания воды в пласт и при прогнозе горно−динамических явлений, разведки и т. д.;

техники

-

понимаются как используемые технологии, так и способы, методы, процессы, практики, подходы и решения, применяемые к проектированию, строительству, обслуживанию, эксплуатации, управлению и выводу из эксплуатации объекта;

технологические показатели

-

уровни эмиссий, связанные с применением наилучших доступных техник, выраженные в виде предельного количества (массы) маркерных загрязняющих веществ на единицу объема эмиссий (мг/Нм3, мг/л) и (или) количества потребления электрической и (или) тепловой энергии, иных ресурсов в расчете на единицу времени или единицу производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги, которые могут быть достигнуты при нормальных условиях эксплуатации объекта с применением одной или нескольких наилучших доступных техник, описанных в заключении по наилучшим доступным техникам, с учетом усреднения за определенный период времени и при определенных условиях;

траншея

-

открытая горная выработка, трапециевидного поперечного сечения с незамкнутым контуром, значительной длины по сравнению с шириной и глубиной, ограниченная снизу подошвой и с боков наклонными плоскостями: по длине – бортами, по ширине – торцами;

дымовой газ

-

смесь продуктов сгорания и воздуха, выходящего из камеры сгорания и направленного вверх по выхлопной трубе, и которая должна быть выпущена;

прямые измерения

-

конкретное количественное определение выбрасываемых соединений в источнике;

измельчение

-

процесс измельчения дает мелкозернистый продукт (<1 мм), где уменьшение размера достигается за счет истирания и ударов, для более тонкого измельчения используются стержни, шары и рудная галя;

штольня

-

вскрывающая горная выработка, пройденная с поверхности к месторождению и предназначенная для транспортирования полезного ископаемого или вспомогательных целей;

дробление

-

достигается путем обсадки руды по жестким поверхностям или ударного воздействия по поверхностям в неподвижном направлении принудительного движения;

камера дробления

-

горная выработка, предназначенная для измельчения полезного ископаемого;

шлам отвальный

-

шлам, получаемый в процессе переработки бокситов, направляемый на шламовое поле;

флотоконцентрат

-

хим. концентрат, получаемый при обогащении полезного ископаемого, способом флотации;

выщелачивание

-

прохождение растворителя через пористый или измельченный материал для извлечения компонентов из твердой фазы. Например, глинозем (оксид алюминия) может быть извлечен путем выщелачивания боксита и спека щелочными концентрированными растворами.

продукт выщелачивания

-

раствор, содержащий ценный компонент или кек – осадок после выщелачивания, содержащий примеси и металлы-спутники;

пыль

-

твердые частицы размером от субмикроскопического до макроскопического любой формы, структуры или плотности, рассеянные в газовой фазе;

шахта

-

производственная единица горного предприятия, осуществляющая добычу полезных ископаемых подземными горными работами;

шахтный ствол

-

вертикальная, реже наклонная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля, его крыла или блока;

шихта

-

смесь исходных материалов, в определенной пропорции, подлежащая переработке в металлургических, химических и других агрегатах для получения конечных продуктов заданного химического состава и свойств. В частности, состав шихты в металлургии это могут входить обогащенная руда, концентрат, флюс, шлаки, съемы, а также пыль.

отходящий газ

-

общий термин для газа/воздуха, возникающего в результате процесса или эксплуатации (см. выхлопные газы, дымовые газы, отработанные газы).

внутренние траншеи

-

расположены внутри контура карьера и используются для вскрытия глубоких горизонтов карьера, иногда внешние траншеи переходят во внутренние;

экономика

-

информация о затратах (инвестиции и операции) и любой возможной экономии, например снижении потребления сырья, сборе отходов, а также связанная с возможностями техники;

заходка экскаваторная

-

п уступа или развала горной массы, отработка которой связана с продвиганием выемочных машин, ширина которой определяется радиусом погрузки экскаватора;

энергоменеджмент

-

комплекс административных действий, направленных на обеспечение рационального потребления энергетических ресурсов и повышение энергоэффективности объекта управления, включающий разработку и реализацию политики энергосбережения и повышения энергоэффективности, планов мероприятий, процедур и методик мониторинга, оценки энергопотребления и других действий, направленных на повышение энергоэффективности;

энергоемкость

-

величина потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы;

энергоэффективность

-

эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения деятельности объекта/ов.

Аббревиатуры и их расшифровка

Аббревиатуры

Расшифровка

АСУ

автоматизированная система управления

СЗМ

смесительно-зарядные машины

АСМ

автоматизированная система мониторинга

АСР

автоматические системы регулирования

АСДТ

смесь аммиачной селитры с дизельным топливом

ПАВ

поверхностно-активные вещества

БВР

буровзрывные работы

КИП

контрольно-измерительные приборы

ГРР

геологоразведочные работы

ГМН

гидромониторно-насосные установки

НДТ

наилучшая доступная техника

ЕС

Европейский союз

ППР

планово-предупредительный ремонт

ГСМ

горюче-смазочные материалы

ИВВД

измельчающие валки высокого давления

ВМС

высокомолекулярные соединения

МПСИ

мельницы полусамоизмельчения

ЧРП

частотно-регулируемый привод

ДВС

двигатели внутреннего сгорания

КБРУ

Краснооктябрьское бокситовое рудоуправление

КТА

комплексный технологический аудит

СДЯВ

сильнодействующие ядовитые вещества

БНС АСПР РК

Бюро национальной статистики Агентства по стратегическому планированию и реформам Республики Казахстан

ПСП

плодородный слой почвы

ИХП

институт химии присадок

ЛБМ

Лондонская биржа металлов

МК

металлургический комплекс

МВГ

мультивихревые гидрофильтры

ГВУ

главные вентиляторные установки

ТЭР

топливно-энергетические ресурсы

СЗА

самозакрепляющаяся анкерная крепь

МСИ

мельницы самоизмельчения

ПАА

полиакриламид

КПД

коэффициент полезного действия

УКРМ

устройства компенсации реактивной мощности

т у.т

тонна условного топлива

ПДМ

погрузочно-доставочная машина

АСУТП

автоматизированные системы управления технологическим процессом

ДДН

дождеватель дальнеструйный

ЛОС

летучие органические соединения

ЦПТ

циклично-поточная технология

СБШ

станки шарошечного бурения

СИНВ

системы инициирования неэлектрического взрывания

ЭВВ

эмульсионные взрывчатые вещества

ОКЭД

общий классификатор видов экономической деятельности

СЭМ

система экологического менеджмента

СЭнМ

система энергетического менеджмента

ОЭСР

Организация экономического сотрудничества и развития

Химические элементы

Символ

Название

Символ

Название

Ag

серебро

Mg

магний

Al

алюминий

Mn

марганец

As

мышьяк

Mo

молибден

Au

золото

N

азот

B

бор

Na

натрий

Ba

барий

Nb

ниобий

Be

бериллий

Ni

никель

Bi

висмут

O

кислород

C

углерод

Os

осмий

Ca

кальций

P

фосфор

Cd

кадмий

Pb

свинец

Cl

хлор

Pd

палладий

Co

кобальт

Pt

платина

Cr

хром

Re

рений

Cs

цезий

Rh

родий

Cu

медь

Ru

рутений

F

фтор

S

сера

Fe

железо

Sb

сурьма

Ga

галлий

Se

селен

Ge

германий

Si

кремний

H

водород

Sn

олово

He

гелий

Ta

тантал

Hg

ртуть

Te

теллур

I

йод

Ti

титан

In

индий

Tl

таллий

Ir

иридий

V

ванадий

K

калий

W

вольфрам

Li

литий

Zn

цинк

Химические формулы

Химическая формула

Название (описание)

AI2O3

оксид алюминия

CO

оксид углерода

CO2

диоксид углерода

CaO

оксид кальция

FeO

оксид железа

Fe2O3

оксид железа трехвалентный

NaOH

гидроокись натрия

NaCl

хлорид натрия

Na2CO3

карбонат натрия

Na2SO4

сульфат натрия

NO2

двуокись азота

NOx

смесь оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), выраженная в виде NO2

SiO2

двуокись кремния, оксид кремния

SO2

двуокись серы

SO3

трехокись серы

SOx

оксиды серы - SO2 и SO3

Единицы измерения

Символ единицы измерения

Название единиц измерения

Наименование измерения (символ измерения)

Преобразование и комментарии

бар

бар

давление (Д)

1.013 бар = 100 кПа = 1 атм

°C

градус Цельсия

температура (T),
разница температур (РT)


г

грамм

вес


ч

час

время


K

Кельвин

температура (T), разница температур

0 °C = 273.15 K

кг

килограмм

вес


кДж

килоджоуль

энергия


кПа

килопаскаль

давление


кВт ч

киловатт-час

энергия

1 кВт ч = 3 600 кДж

л

литр

объем


м

метр

длина


м2

квадратный метр

площадь


м3

кубический метр

объем


мг

миллиграмм

вес

1 мг = 10 -3 г

мм

миллиметр

длина

1 мм = 10 -3 м

МВт

мегаватт тепловой мощности

тепловая мощность, теплоэнергия


Нм3

нормальный кубический метр

объем

при 101.325 кПа, 273.15 K

Па

паскаль

давление

1 Па = 1 Н/м2

част/млрд (ppb)

частей на миллиард

состав смесей

1 част/млрд = 10-9

част/млн (ppm)

частей на миллион

состав смесей

1 част/млн = 10-6

об/мин

число оборотов в минуту

скорость вращения, частота


т

метрическая тонна

вес

1 т= 1 000 кг или 106 г

т/сут

тонн в сутки

массовый расход,
расход материала


т/год

тонн в год

массовый расход,
расход материала


об %

процентное соотношение по объему

состав смесей


кг- %

процентное соотношение по весу

состав смесей


Вт

ватт

мощность

1 Вт = 1 Дж/с

Предисловие

      Краткое описание содержания справочника по НДТ: взаимосвязь с международными аналогами.

      Справочник по НДТ разработан в целях реализации Экологического кодекса Республики Казахстан (далее – Экологический кодекс).

      Разработка справочника по НДТ проводилась в соответствии с порядком определения технологии в качестве НДТ, разработки, актуализации и опубликования справочников по НДТ, а также согласно Правилам разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам, утвержденных постановлением Правительства Республики Казахстан от 28 октября 2021 года № 775 (далее – Правила).

      Перечень областей применения НДТ утвержден в приложении 3 к Экологическому кодексу.

      Структура настоящего справочника по НДТ соответствует положениям Правил, содержащих цели, основные принципы, порядок разработки, область применения НДТ. Справочник по НДТ содержит описание применяемых при добыче и обогащении руд цветных металлов (включая драгоценные) технологических процессов, оборудований, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить эмиссии в окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов на предприятиях, относящихся к областям применения НДТ. Из числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены решения, отнесенные к НДТ, а также установлены технологические показатели, связанные с применением НДТ. 

      При разработке справочника по НДТ был учтен международный опыт в данной сфере, в том числе использовались аналогичные и сопоставимые справочники, официально применяемые в государствах, являющихся членами ОЭСР, ЕС, Российской Федерации, других странах и организациях с учетом специфики сложившейся структуры экономики и необходимости обоснованной адаптации к климатическим, а также экологическим условиям Республики Казахстан, обуславливающие техническую и экономическую доступность НДТ в конкретных областях их применения:

      Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Management of Waste from Extractive Industries in accordance with Directive 2006/21/EC Elena Garbarino, Glenn Orveillon, Hans G. M. Saveyn, Pascal Barthe, Peter Eder 2018 (Наилучшие Доступные Методы (НДТ) Справочный документ по обращению с отходами от Добывающие отрасли в соответствии с директивой 2006/21/EC Елена Гарбарино, Гленн Ревейон, Ханс Г. М. Севен, Паскаль Барт, Питер Эдер 2018.

      Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 23–2017 "Добыча и обогащение руд цветных металлов";

      Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 49–2017 "Добыча драгоценных металлов";

      4. Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency, 2009. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности. – М.: Эколайн, 2012 г.

      5. Наилучшие доступные технологии. Предотвращение и контроль промышленного загрязнения. Этап 4: руководство по определению НДТ и установлению уровней экологической эффективности для выполнения условий получения экологических разрешений на основе НДТ/Управление по окружающей среде, здоровью и безопасности Дирекции по окружающей среде ОЭСР. Перевод с английского. Москва, 2020.

      Технологические показатели, связанные с применением одной или нескольких в совокупности НДТ, для технологического процесса определены технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)".

      Текущее состояние эмиссий в атмосферу от промышленных предприятий по добыче и обогащению руд цветных и драгоценных металлов составляет порядка 20 тыс. тонн в год. Готовность предприятий отрасли к переходу на принципы НДТ составляет порядка 70 % при несоответствии уровням эмиссий, установленным в сопоставимых справочных документах ЕС.

      При переходе на принципы НДТ прогнозное сокращение эмиссий в окружающую среду составит 70–90 %, или снижение порядка 1 400 тонн в год выбросов пыли на обогатительных фабриках цветных и драгоценных металлов.

      Предполагаемый объем инвестиций 130,6 млрд тенге. Внедрение НДТ предусматривает индивидуальный подход к выбору НДТ с учетом экономики конкретного предприятия и готовности предприятия к переходу на принципы НДТ, выбора страны производителя НДТ, мощностных показателей, габаритов НДТ и степени локализации НДТ.

      Модернизация производственных мощностей с применением современных и эффективных техник будет способствовать ресурсосбережению и оздоровлению окружающей среды до соответствующих уровней, отвечающих эмиссиям стран ОЭСР.

      Информация о сборе данных

      В справочнике по НДТ использованы фактические данные по технико-экономическим показателям, выбросам загрязняющих веществ в воздух и сбросам в водную среду предприятий, осуществляющих добычу и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные) в Республике Казахстан за 2015-2019 годы, полученные по результатам КТА и анкетирования, проведенного подведомственной организацией уполномоченного органа в области охраны окружающей среды, осуществляющей функции Бюро по НДТ (далее – Бюро НДТ). 

      Перечень объектов для КТА утвержден технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)".

      Также в справочнике по НДТ использованы данные БНС АСПР РК, компаний, осуществляющих добычу и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные).

      Информация о применяемых на промышленных предприятиях технологических процессах, оборудовании, источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, была собрана в процессе разработки справочника по НДТ в соответствии с Правилами.

      Взаимосвязь с другими справочниками по НДТ

      Справочник по НДТ является одним из серии разрабатываемых в соответствии с требованием Экологического кодекса справочников по НДТ.

      Справочник по НДТ имеет связь с:

№ п/п

Наименование справочника по НДТ

Связанные процессы

1

2

3

1

Энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности

Энергетическая эффективность

2

Добыча и обогащение железных руд (включая прочие руды черных металлов)

Процессы добычи и подготовки руд

3

Добыча и обогащение угля

Процессы добычи и подготовки руд

4

Производство алюминия

Процессы добычи и подготовки руд

5

Обезвреживание отходов

Управление отходами

6

Очистка сточных вод централизованных систем водоотведения населенных пунктов

Процессы очистки сточных вод

7

Мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты

Мониторинг эмиссий

Область применения

      В соответствии с приложением 3 Экологического кодекса настоящий справочник по НДТ распространяется на следующие виды деятельности:

      добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные).

      Область применения настоящего справочника по НДТ, а также технологические процессы, оборудование, технические способы и методы в качестве НДТ для области применения настоящего справочника по НДТ определены технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)".

      Справочник по НДТ распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или уровень загрязнения окружающей среды:

      производственные процессы добычи (подготовительные работы – проходка и крепление выработок, очистная выемка и вспомогательные процессы – транспортировка и управление качеством руд, вентиляция, водоотлив и др.) и обогащения (подготовительные – дробление, измельчение, классификация в воздушной и водной средах, основные процессы обогащения для руд цветных металлов (включая драгоценные) – гравитационное, флотационное обогащение, комбинированные процессы с выщелачиванием, вспомогательные – сгущение, фильтрование и сушка) руд;

      методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;

      методы обращения со вскрышными породами, карьерный и сточный водоотлив, рудничная вентиляция;

      хранение и транспортировка сырья, продукции, пустой породы и хвостов обогащения;

      методы рекультивации земель.

      Процессы производства, не связанные напрямую с первичным производством, не рассматриваются в настоящем справочнике по НДТ.

      Справочник по НДТ не распространяется на:

      производство (металлургия) цветных металлов;

      обеспечение промышленной безопасности или охраны труда;

      вспомогательные процессы необходимые для бесперебойной эксплуатации производства;

      внештатные режимы эксплуатации, связанные с планово-предупредительными и ремонтными работы.

      Вопросы охраны труда рассматриваются частично и только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности, включенные в область применения настоящего справочника по НДТ.

      Система управления отходами вспомогательных технологических процессов рассматривается в соответствующих справочниках по НДТ.

Принципы применения

      Статус документа

      Справочник по НДТ предназначен для информирования операторов объекта/объектов, уполномоченных государственных органов и общественности о НДТ и любых перспективных техниках, относящихся к области применения справочника по НДТ с целью стимулирования перехода операторов объекта/объектов на принципы "зеленой" экономики и НДТ.

      Определение НДТ осуществляется для отраслей (областей применения НДТ) на основе ряда принятых международных критериев:

      применение малоотходных технологических процессов;

      высокая ресурсная и энергетическая эффективность производства;

      рациональное использование воды, создание водооборотных циклов;

      предотвращение загрязнения, отказ от использования (или минимизация применения) особо опасных веществ;

      организация повторного использования веществ и энергии (там, где это возможно);

      экономическая целесообразность (с учетом инвестиционных циклов, характерных для отраслей применения НДТ).

      Положения, обязательные к применению

      Положения раздела "6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам" справочника по НДТ являются обязательными к применению при разработке заключений по НДТ.

      Необходимость применения одного или совокупности нескольких положений заключения по НДТ определяется операторами объектов самостоятельно, исходя из целей управления экологическими аспектами на предприятии при условии соблюдения технологических показателей. Количество и перечень НДТ, приведенных в настоящем справочнике по НДТ, не являются обязательным к внедрению.

      На основании заключения по НДТ, операторами объектов разрабатывается программа повышения экологической эффективности, направленная на достижение уровня технологических показателей, утвержденных в заключениях по НДТ.

      Рекомендательные положения

      Рекомендательные положения имеют описательный характер и рекомендованы к анализу процесса установления технологических показателей, связанных с применением НДТ и к анализу при пересмотре справочника по НДТ.

      Раздел 1: представлена общая информация о добыче и обогащении руд цветных металлов (включая драгоценные), о структуре отрасли, используемых промышленных процессах и технологиях по добыче и обогащению руд цветных металлов (включая драгоценные).

      Раздел 2: описаны методология отнесения к НДТ, подходы идентификации НДТ, экономическая составляющая.

      Раздел 3: описаны основные этапы добычи и обогащения руд цветных металлов, представлены данные и информация об экологических характеристиках установок по добыче и обогащению руд цветных металлов с точки зрения текущих выбросов, потребления и характера сырья, потребления воды, использования энергии и образования отходов.

      Раздел 4: описаны техники, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

      Раздел 5: представлено описание существующих техник, которые предлагаются для рассмотрения в целях определения НДТ.

      Раздел 7: представлена информация о новых и перспективных техниках.

      Раздел 8: приведены заключительные положения и рекомендации для будущей работы в рамках пересмотра справочника по НДТ.

      Раздел 9: библиография.

Общая информация

      Настоящий раздел cправочника по НДТ содержит общую информацию о конкретной области применения, включая описание горно-добывающей и горно-обогатительной отрасли Республики Казахстан, а также описание основных экологических проблем, характерных для области применения настоящего cправочника по НДТ, включая текущие уровни эмиссий, а также потребления энергетических, водных и сырьевых ресурсов.

1.1. Структура и технологический уровень отрасли

      В Республике Казахстан горно-металлургическая отрасль является одной из важнейших и стратегических отраслей экономики ввиду того, что она нацелена на поставку сырья для дальнейшего производства продукции, необходимой в различных секторах экономики страны.

     


      Рисунок 1.1. Структура производства металлургической отрасли Казахстана

      Цветная металлургия Казахстана является старейшей и ведущей отраслью промышленности, развитие которой базируется на колоссальных ресурсах полезных ископаемых и основывается на добыче и переработке медной руды, свинцово-цинковых, полиметаллических, алюминиевых руд и руд драгоценных металлов, оказывает огромное влияние на формирование всего промышленного комплекса Республики Казахстан.

      Основными крупными металлургическими предприятиями Казахстана в цветной металлургии являются: ТОО "Корпорация "Казахмыс", ТОО "Казцинк", АО "Алюминий Казахстана", АО "Казахстанский электролизный завод", АО "Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат".

      По оценкам зарубежных экспертов Казахстан занимает сильные позиции на международном рынке цветных металлов. Цветные металлы Казахстана отличаются высоким качеством. Так, Усть-каменогорский цинк, Балхашская и Жезказганская медь зарегистрированы в качестве эталонов на ЛБМ. По уровню производства Казахстан входит в число крупных производителей и экспортеров рафинированной меди в мире.

      Главные отрасли цветной металлургии Казахстана – медная, свинцово-цинковая, а также алюминиевая и титаномагниевая. Каждая из этих отраслей имеет большое межгосударственное значение и представлена рудниками, карьерами, обогатительными фабриками и металлургическими заводами, которые вместе образуют крупные комбинаты. Такая форма организации производства цветных металлов в Казахстане связана с особенностью руд, низким содержанием чистого металла от 1 до 5–6 %, а рассеянных металлов даже менее 1 %. Поэтому руды цветных металлов подвергаются многократному обогащению и только тогда образуются концентраты с высоким содержанием металла. Причем обычно в руде содержится несколько полезных элементов и каждый из них извлекается отдельно в разных цехах по принципу комплексной переработки сырья.

      В Казахстане находится значительная часть мировых запасов медных и полиметаллических руд, никеля, вольфрама, молибдена и многих других редких и редкоземельных металлов.

      Драгоценные металлы как подгруппа цветных характеризуются высокой химической стойкостью в агрессивных средах, тугоплавкостью, ковкостью и тягучестью.

      Золото и серебро отличаются по способу залежей: серебро добывается как побочный продукт основного металла и поэтому подробно не упоминается в этом разделе. Золото встречается в виде свободного золота, либо в виде золота, связанного с сульфидами цветных металлов.

      Руды цветных металлов являются комплексным сырьем, в котором присутствуют также золото, серебро, кадмий, индий, селен, теллур, рений, таллий, галлий, редкие земли, сера, барит, флюорит, кварц и другие минералы и элементы. Основная масса (80–85 %) цветных металлов в рудах представлена сульфидными минералами. Драгоценные металлы и примеси присутствуют в рудах главным образом в виде изоморфных примесей и тонкодисперсных включений в минералы основных и сопутствующих полезных компонентов.

      По данным Всемирного Совета по золоту (WGC) мировая добыча золота в 2021 году составила 3 580,7 тонн, незначительно увеличившись до уровня 2019 года. Доля казахстанского объема добываемого золота составляет 2 % от мировой добычи.

     


      Рисунок 1.2. Доля отечественной добычи золота

      Согласно данным Комитета геологии прогнозные ресурсы меди составляют 195,3 млн тонн; полиметаллов – 193,6 млн тонн; железных руд – 12,7 млрд тонн; хромовых руд – 396 млн тонн; бокситов, титан-циркониевых россыпей и редких металлов – 227 млн тонн. Среди стран поставщиков на мировом рынке глинозема (оксида алюминия) International Metallurgical Research Group выделяет Австралию с долей 46,36 %, Бразилию с долей 20,02 %, Ирландию с долей 4,47 %, а также: Индию, Индонезию, Германию, Испанию, США и Казахстан, который занимает 12 место в мировом рейтинге стран по объемам запасов бокситов.

      По данным Комитета геологии балансовые запасы разведанных месторождений золота Казахстана составляют более 2,3 тыс. тонн золота, из которых 75 % находится в эксплуатации. По количеству подтвержденных и промышленных запасов Казахстан занимает 17-е место в мире. За последние шесть лет объем добычи золота в Казахстане возрос с 58,7 тонны в 2016 году до 77,6 тонны в 2021 году. По данным World Gold Council добыча золота в мире в 2019 году составила около 3581 тонн, первое место в мире по добыче занимает Китай, на который приходится 9,3 % мировой добычи (332 тонн).

      В последние годы в условиях недостаточного объема ГРР обозначились и нарастают тенденции не восполнения погашаемых запасов, общего уменьшения их количества и ухудшения качества. Коэффициент восполняемости запасов по золоту, свинцу, цинку ничтожно мал. Учитывая время, требуемое для разведки месторождения с момента его обнаружения и до стадии разработки, то через 10–15 лет Казахстан может начать испытывать дефицит меди, свинца и некоторых других металлов.

1.1.1. Объекты по видам технологического процесса

      В зависимости от условий залегания рудных месторождений и мощности залежей их разработку осуществляют открытым (карьеры), подземным (шахты) или комбинированным открыто-подземным способами. В настоящее время открытым способом добывается около 70 % руд черных и цветных металлов. Выбор способа добычи полезного ископаемого – открытого или подземного – определяется горно-геологическими условиями залегания полезных ископаемых и обосновывается технико-экономическими расчетами. В случае, если рудное месторождение достигает поверхности современного рельефа или залегает неглубоко, то производится открытая разработка.

      Подземным способом разрабатывают месторождения на глубинах до 3 – 4 км. Залегание полезного ископаемого на большой глубине, сложный рельеф поверхности, особые климатические условия – основные факторы, которые являются решающими при выборе подземного способа разработки. Комбинированный способ применяют при разработке, как правило, мощных, крутых, глубоко залегающих месторождений, перекрытых сравнительно небольшой толщей наносов.

      По данным КТА в настоящее время на предприятиях Казахстана используется два способа добычи руд цветных металлов. Основная добыча месторождений цветных руд (включая драгоценные) ведется открытыми способами разработки – карьерами. Карьеры по добыче цветных руд характеризуются значительными размерами и производительностями, позволяющими иметь относительно невысокую себестоимость руды с учетом снижения рыночных цен. Доля подземного способа добычи цветных руд невысокая, так как не вызывает достаточного инвестиционного интереса, поскольку ее себестоимость за редким исключением в 2–4 раза превышает себестоимость руды, добытой открытым способом. На некоторых месторождениях применяется комбинированный способ добычи.

      На ТОО "Корпорация Казахмыс" добыча медных и комплексных руд осуществляется:

      подземным способом на месторождениях Жезказганское ("Восточно-Жезказганский", "Южно-Жезказганский" и "Западный" рудники), Восточная Сары-Оба и Западная Сары-Оба (рудник "Жыландинский"), Жаман-Айбат (рудник "Жомарт") ПО "Жезказганцветмет"; Нурказган (рудник "Нурказган"), Абыз (рудник "Абыз") ПО "Карагандацветмет"; Саяк и Тастау (рудник "Саяк"), Шатырколь (рудник "Шатырколь") ПО "Балхашцветмет";

      открытым способом на месторождениях Жезказганское (рудник "Северо-Жезказганский") ПО "Жезказганцветмет", Кусмурын (рудник "Кусмурын"), Акбастау (рудник "Акбастау") ПО "Карагандацветмет", Конырат (рудник "Конырат") ПО "Балхашцветмет".

      В состав группы KAZ Minerals входят: рудники открытого типа Бозшаколь в Павлодарской области и Актогай в области Абай, три подземных рудника в Восточном Казахстане - Орловский, Артемьевский и Иртышский.

      АО "Жайремский горно-обогатительный комбинат" осуществляет процессы добычи открытым способом и обогащения барий-полиметаллических и полиметаллических руд на месторождении "Жайрем", представленного участками "Западный" и "Дальнезападный" и Восточным участком (учитывая глубокое залегание руд, добычные работы не производились). Жайремский ГОК является дочерним предприятием ТОО "Казцинк".

      Горно-обогатительный комплекс "Алтай" – Малеевский подземный рудник и Риддерский горно-обогатительный комплекс – Риддер-Сокольный рудник, Тишинский рудник и Долинный рудник входят в состав ТОО "Казцинк" в качестве самостоятельных подразделений, осуществляющих добычу полиметаллических руд подземным способом.

      Polymetal International PLC производит разработку открытым способом на трех месторождениях предприятиями ТОО "Бакырчикское горнодобывающее предприятие", АО "Варваринское" и ТОО "Комаровское горное предприятие".

      АО "АК Алтыналмас" ведет добычу золоторудных месторождений и включает производственный проект Актогай – карьеры: Пустынное и Долинное и производственный проект Акбакай – шахты Акбакай, Бескемпир и карьер Карьерное.

      АО "Алтынтау Кокшетау" является золотодобывающим подразделением компании ТОО "Казцинк", где добыча ведется открытым способом.

      АО "ГМК Казахалтын" в соответствии с контрактом недропользования месторождения отрабатывают тремя рудниками: комбинированным способом рудники "Аксу" и "Жолымбет" и подземным способом рудник "Бестобе".

      АО "ФИК "Алел" осуществляет деятельность по добыче золотосодержащих руд на месторождении Суздальское подземным способом.

      С переходом на более глубокие горизонты горнотехнические условия производства горных работ резко усложняются, производительность оборудования снижается, себестоимость добытой руды повышается.

1.1.2. Объекты по сроку эксплуатации

      Таблица 1.1. Основные месторождения руд цветных металлов (включая драгоценные) и перечень эксплуатирующих их предприятий по данным КТА

№ п/п

Предприятие, структурное подразделение/ месторождение

Область

Способ отработки

Проектная мощность, т/год

Продукция

Среднее содержание минералов в руде месторождения, %, г/т

Объем годового производства, т/год (макс)

Год начала эксплуатации

Добыча 2019 год


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1


ТОО "Корпорация Казахмыс"



1.1

Северо-Жезказганский рудник/ Жезказганское и Жиландинское месторождение

Улытауская

Открытый

1 024 973

Медно- сульфидная руда

медь - 0,97 %

1 019 900

1960

905 900

1.2

Рудник Кусмурын/ Кусмурын

Восточно-Казахстанская

482 400

медь - 2,93 %

738 360

2006

738 360

1.3

Рудник Акбастау/ Акбастау

1 400 000 

медь - 3,37 %, цинк - 1,77 %, свинец - 0,12 %, золото - 0,6 г/т, серебро - 15,1 г/т.

2 299 700

2007

949 300

1.4

Рудник Конырат/ Коунрадское

Карагандинская

1 676 880

медь - 0,36 %

1 735 700

1934

1 321 900

1.5

Восточно-Жезказганский рудник/ Жезказганское

Улытауская

Подземный

5 150 878

медь - 0,86 %

7 085 200

1964 г – шахта №55,
1967 г - шахта №57,
1996 г - шахта Анненская

5 688 600

1.6

Южно-Жезказганский рудник/ Жезказганское

5 298 323

медь - 0,74 %

16 604 100

1965

5 264 800

1.7

Западный рудник/ Жезказганское

4 590 405

медь - 0,73 %

4 403 000

2005

4 403 000

1.8

Жыландинский рудник/ Жиландинское

2 000 082

медь - 1 %

1 690 000

1998 г – щахта Итауыз", 2008 г – шахта Восточная Сары-Оба, 2008 г – шахта Карашошак, 2010 г – шахта Кипшакпай

1 060 700

1.9

Рудник Жомарт /Жезказганское

3 934 700

медь - 1,21 %

4 287 100

2006

3 929 000

1.10

Рудник Нурказган/ Нурказган

Карагандинская

4 060 300

медь - 0,96 %

4 612 400

2009

4 283 900

1.11

Рудник Абыз / Абыз

600 000

Медно-колчеданная руда

медь - 0,69 %

273 500

2004 г -открытый, 2012 г -подземный

205 900

1.12

Рудник Саяк/Саяк
участок "Саяк-3, Тастау", участок "Саяк-1"

1 700 00

Медно- сульфидная руда

медь - 1,02 %

1 938 000

1998

1 772 400

1.13

Рудник Шатырколь/ Шатыркульское

Жамбылская

650 000

медь - 3,59 %, молибден и уран - 0,1-0,2 %, золото 1 г/т, серебро 20 г/т.

670 400

2000

611 500

2


KAZ Minerals



2.1

Карьер Актогай/

Абай

Открытый

25 000 000

Медно-оксидная и медно- сульфидная руды

медь - 0,35 %


2015

25 200 000

2.2

Карьер Бозшаколь/

Павлодарская

30 000 000

Медно- сульфидная руда

медь - 0,36 %, золото - 0,14 г/т, серебро - 1,00 г/т, молибден - 0,007 %


2016

29 500 000

3


ТОО "Казцинк"



3.1

Жайремский ГОК –/Жайрем

Улытауская

Комбинированный

5 000 000

Барит-полиметаллические руды



1964


3.2

ГОК Алтай– Малеевский рудник/ Малеевское

Восточно-Казахстанская

Подземный

2 000 000

Полиметаллические руды

цинк – 7,72 %, свинец – 1,24 %, медь – 2,38 %, серебро – 76,97 г/т, золото – 0,52 г/т

2 351 000

2000


3.3

Риддерский ГОК- Тишинский рудник/ Тишинское

1 400 000

цинк – 6,54 %, свинец– 1,06 %, медь – 0,60 %, серебро – 12,76 г/т, золото – 0,79 г/т


1965


3.4

Риддерский ГОК -Долинный рудник/ Долинное

300 000

цинк – 5,3 %, медь и свинец – 1 %.


2015


3.5

Риддерский ГОК –Риддер-Сокольный/ рудник Риддер-Сокольное

2 600 000

цинк – 1,12 %, свинец – 0,50 %, медь – 0,59 %, серебро –13,84 г/т, золото –1,67 г/т


1789


4

Polymeta lInternational PLC

4.1

АО "Варваринское"/ Варваринское, Комаровское и Элеваторное

Костанайская

Открытый

3 600 000

Золотомедные руды

золото –2,8 г/т

4 667 000

2006

3 943 000

4.2

ТОО "Бакырчикское горнодобывающее предприятие"/ Бакырчик и Большевик

Восточно-Казахстанская

2 200 000

золото –5,4 г/т

2 034 200

1956

2 000 000

5

АО "АК Алтыналмас"

5.1

Проект Акбакай шахты Акбакай, Бескемпир и карьер Карьерное

Жамбылская

Комбинированный

1 200 000

Золотосодержащие руды

золото –5,65 г/т

917 736

2011

806 000

5.2

Проект Актогай карьеры: Пустынное и Долинное

Карагандинская

Открытый

2 500 000

золото –3,22 г/т

4 483 00

2014

4 483 00

6

АО "Алтынтау Кокшетау"

6.1

Васильевское месторождение

Акмолинская

Открытый

8 000 000

Золотомедные руды

золото –2,68 г/т

8 514 800

1979


7

АО "ГМК Казахалтын"

7.1

Рудник Бестобе/ Бестобинское

Акмолинская

Подземный

420 000

Золотосодержащие руды

золото –4,36 г/т


1932

322 000

7.2

Рудник Аксу/ Аксу и Кварцитовые горки

Комбинированный

500 000

золото – в карьерной руде 1,15 г/т, в подземной руде 3,35 г/т


1932

668 000

7.3

Рудник Жолымбет/ Жолымбетское

500 000

золото – в карьерной руде 1,60 г/т, в подземной руде 3,78 г/т


1932

564 000

8

АО "ФИК "АЛЕЛ""

8.1

Суздальское месторождение

Абайская

Подземный

550 000

Золотосодержащие руды

сульфиды: 2-4 % руды, среднее содержание золота – 8 г/т

550 000

1985


1.1.3. Объекты по географической принадлежности

      Важнейшим фактором размещения предприятий по добыче и обогащению руд цветных металлов обычно является близость к источнику сырья – руде. Размещение фабрик по обогащению осуществляется в первую очередь вблизи источников сырья и дешевой электроэнергии, а также имеющихся производственных мощностей, инфраструктуры и квалифицированных трудовых ресурсов.

      Группа цветных металлов включает в себя месторождения меди, цинка, алюминия, олова, свинца, мышьяка, сурьмы, ртути и др.

      Добычей руд других цветных металлов в Казахстане занимаются компании, зарегистрированные под следующими кодами ОКЭД (в скобках указаны количество предприятий):

      07298 – добыча драгоценных металлов и руд редких металлов (208);

      07291 – добыча и обогащение алюминий-содержащего сырья (15);

      07292 – добыча и обогащение медной руды (60);

      07294 – добыча и обогащение никель-кобальтовых руд (5);

      07296 – добыча и обогащение оловянной руды (1);

      07293 – добыча и обогащение свинцово-цинковой руды (21);

      07295 – добыча и обогащение титаново-магниевого сырья (руды) (6);

      07299 – добыча прочих руд цветных металлов (132).

     


      Рисунок 1.3. Количество горнодобывающих предприятий цветной металлургии

      Главные сырьевые базы по добыче меди в Республике Казахстан находятся в Центральной и Северо-Восточных частях страны.

      Свинец и цинк обычно в природе встречаются совместно и представлены комплексными свинцово-цинковыми рудами в месторождениях различных геолого-промышленных типов. Они, в основном, сосредоточены в Восточном, Южном, Центральном и Западном регионах страны.

      Рудный Алтай – это сложившийся район цветной металлургии со специализацией на производстве свинца, титана, магния и других химических элементов. Полиметаллические руды Алтая многокомпонентные, поэтому выдвигают проблему углубления технологии их переработки. Свинцовые концентраты содержат 50 % свинца и 15 % цинка, а цинковые − 45 % цинка и 5 % железа.

      Прибалхашье − важный район медной промышленности, получивший развитие на базе Конырадского месторождения, разведанного в 1937 году. Здесь действует крупнейший в СНГ Балхашский медеплавильный завод. Для укрепления сырьевой базы завода освоены Саякское, Бозшакольское, Шатыркольское, Актогайское месторождения меди.

      Жезказганский район – это крупный центр медной промышленности, где сосредоточена значительная часть разведанных запасов меди СНГ уникальной по своему качеству.

      Южный Казахстан − крупный район добычи полиметаллических руд и выплавки свинца.

      Карагандинский район − относительно новый район по добыче полиметаллических руд, который начал осваиваться после войны. Карагайлинский горно-обогатительный комбинат, находящийся здесь, поставляет свинцовые, цинковые и другие концентраты металлургическим предприятиям Восточного и Южного Казахстана.

      Павлодарский район представлен бокситовыми рудниками Торгая.

      Благородные металлы представлены серебром, золотом и другими металлами (осмий, палладий, иридий, родий) платиновой группы. Промышленная добыча золота и серебра производится в Северном, Южном, Центральном и Северо-Восточном Казахстане.

      ТОО "Корпорация Казахмыс" – одна из двух компаний, появившихся в результате реорганизации группы "Казахмыс" в октябре 2014 года. Основными видами деятельности ТОО "Корпорация Казахмыс" являются добыча и переработка медной руды, а также попутное извлечение золота и серебра на месторождениях Карагандинской, Улытауской и Жамбылской областях.

      Группа KAZ Minerals имеет активы в Павлодарской и Абайской областях.

      ТОО "Актюбинская медная компания" специализируется на добыче и переработке медных и медно-цинковых руд. Производственные объекты компании расположены в Хромтауском районе Актюбинской области Республики Казахстан.

      ТОО "Казцинк" ведет добычу цинка, свинца, меди и драгоценных металлов на месторождениях, расположенных в Восточно-Казахстанской, Акмолинской и Улытауской областях.

      АО "АК Алтыналмас" – компания полного геологического, горнодобывающего и золото перерабатывающего цикла. Добыча золотосодержащей руды ведется на 5 месторождениях в 4 регионах Казахстана: Жамбылской, Карагандинской, Восточно-Казахстанской и Акмолинской областях. Полезные ископаемые перерабатываются на собственных золотоизвлекательных фабриках "Акбакай", "Долинное", обогатительной фабрике "Пустынное" и заводе по извлечению драгоценных металлов "Алтыналмас Technology".

      АО "Майкаинзолото" – одно из ведущих предприятий Центрального Казахстана по добыче и переработке золотосодержащих колчеданно-полиметаллических руд, основанное в 1932 году. Предприятие успешно функционирует на базе разведанных запасов месторождений Майкаин "В" и Алпыс, расположенных в Павлодарском Прииртышье.

      RG Gold – казахстанская золотодобывающая компания, осуществляющая деятельность на одном из крупнейших и третьем по величине запасов в Казахстане месторождении золота. Месторождение находится в Бурабайском районе Акмолинской области, занимает площадь 67,7 кв. км.

      Основная деятельность АО "ШалкияЦинк ЛТД" заключается в разведке полиметаллической руды с содержанием цинка и свинца на месторождении Шалкия, расположенном в Жанакорганском районе Кызылординской области.

      ТОО "Nova Цинк" расположено в Шетском районе Карагандинской области на расстоянии 230 км от г. Караганда и 130 км от г. Балхаш. Предприятие входит в МК Уральской горно-металлургической компании и осуществляет разработку Акжальского цинково-свинцового месторождения.

      АО "ФИК "АЛЕЛ" разрабатывает Суздальское золоторудное месторождение, расположенное в 50 км к юго-западу от г. Семей в малозаселенном степном районе в Кокентауском сельском округе.

1.1.4. Объекты по производственным мощностям и видам выпускаемой продукции

      Согласно данным АО "НК "Kazakh Invest" и БНС АСПР РК за 2021 год в горнодобывающей отрасли в натуральном выражении было произведено следующее количество основной промышленной продукции, указанное в таблице ниже.

      Таблица 1.2. Производство промышленной продукции в ГМК в натуральном выражении в Республике Казахстан за 2021 год

№ п/п

Показатель

Объем


1

2

3

1

Руды медные, тыс. тонн

123 554,1

2

Медь рафинированная необработанная, нелегированная, тыс. тонн

401,8

3

Руды медно-цинковые, тыс. тонн

5 903,6

4

Руды свинцово-цинковые, тыс. тонн

8 290

5

Свинец необработанный рафинированный, тыс. тонн

111,3

6

Цинк необработанный, тыс. тонн

300,8

7

Руды марганцевые, тыс. тонн

1 247,8

8

Руды золотосодержащие, тыс. тонн

32 563,5

9

Золото необработанное или полуобработанное, тонн

114,8

10

Золото аффинированное, тонн

64,9

11

Золото в сплаве Доре, тонн

35

12

Серебро необработанное или полуобработанное, тонн

1 004,8

13

Серебро аффинированное, тонн

982,5

      В 2021 году в Республике Казахстан добыто 123,5 млн тонн медных руд, на 2,8 % больше, чем в 2020 году. Наибольший объем добычи приходится на три региона: Восточно-Казахстанскую область – 55,9 млн тонн (45,3 % от общего объема добытых медных руд), Карагандинскую – 36,0 млн тонн (29,2 %) и Павлодарскую – 30,3 млн тонн (24,5 %). В Акмолинской области добыто 1 % от всего объема добытых медных руд в республике – 1,28 млн тонн.

      В 2020 году на долю компании ТОО "Корпорация Казахмыс" пришлось 24,4 % всей добытой медной руды в Казахстане. По результатам работы за 2020 год ТОО "Корпорация Казахмыс" выполнен производственный план по добыче руды на 100,76 %. Всего добыто 29 миллионов 356 тысяч тонн руды (в 2019 году – 30 миллионов 696 тысяч тонн). Среднее содержание меди в добытой руде по итогам года составило 1,0 %, при плане 0,94 %. Всего за 2020 год обогатительными фабриками "Казахмыса" переработано 31,3 миллиона тонн руды. За 2020 год ТОО "Корпорация Казахмыс" произведено:

      катодной меди – 258,360 тысяч тонн, превышение плановых показателей на 745 тонн, за аналогичный период предыдущего года – 245,924 тысяч тонн, увеличение на 12,436 тысяч тонн (+5,06 %);

      золота в слитках 5 950 кг, за аналогичный период 2019 г. 4 428 кг, увеличение на 1 522 кг (+34,4 %);

      серебра в слитках и гранулах 262 184 кг, за аналогичный период 2019 г. – 223 469 кг увеличение на 38 714 кг (+17,32 %).

      В 2020 году в Восточном регионе на трех шахтах KAZ Minerals было добыто и переработано около 2,7 млн тонн медной руды и произведено 47 тыс. тонн меди. Попутно при переработке руды получено 49,7 тыс. тонн цинка, 13,5 тыс. унций золота и 1 746 тыс. унций серебра. Основу бизнеса KAZ Minerals составляют два крупных проекта по медно-молибденовым рудам, которые именуются проектами роста. Это месторождения Бозшаколь и Актогай, на которых за 2020 год добыто и произведено 122 и 131 тыс. тонн меди. В 2020 году общий объем производства меди составил 306 тысяч тонн, в качестве попутной продукции произведено 196 тысяч унций золота, 3,374 млн унций серебра и 50 тысяч тонн цинка в концентрате.

      Добыча свинца и цинка производится при разработке месторождений полиметаллических и комплексных свинцово-цинковых, медно-цинковых руд, которые добываются на рудниках и карьерах ТОО "Казцинк", ТОО "Nova Цинк", АО "ШалкияЦинк ЛТД", KAZ Minerals. Объем добычи за 2021 год по республике составил 8 290 тыс. тонн свинцово-цинковых руд, что на 6,3 % больше показателей прошлого года. Наибольший объем добычи порядка 72,8 % приходится на два региона: Восточно-Казахстанскую область – 4 408 тыс. тонн, (53,2 % от общего объема добытых руд), Карагандинскую – 1 628 тыс. тонн (19,6 %). Добыча медно-цинковых руд составила 5 903,6 тыс. тонн, 2 600 тыс. тонн добыто в Восточно-Казахстанской области.

      Единственным центром добычи алюминиевых руд в стране является Костанайская область. Крупнейшее предприятие отрасли, занимающееся добычей и обогащением бокситов на Торгайском бокситовом рудоуправлении (ТБРУ) и КБРУ в Костанайской области – АО "Алюминий Казахстана". Это единственная в Казахстане компания, выпускающая сырье для производства алюминия – глинозем. Объем добычи бокситов за 2021 год составил 4,058 млн тонн [1].

      За 2021 год добыча золотосодержащих руд в Казахстане составила 32,5 млн тонн. Главными золотодобывающими регионами является Центральный и Восточный Казахстан. Основными производителями золота являются компании: ТОО "Казцинк", АО "АК Алтыналмас", ТОО "Корпорация Казахмыс", Kaz Minerals PLC и Polymetal International PLC. Около 35–40 % объема производства приходится на колчеданные месторождения, разрабатываемые ТОО "Казцинк" и Kaz Minerals PLC, где золото добывается в качестве компонента полиметаллического сырья.

     


      Рисунок 1.4. Объемы производства золота за 2020 год в разрезе регионов и компаний

      За 2021 год на двух месторождениях Polymetal International PLC предприятиями ТОО "Бакырчикское горнодобывающее предприятие" и АО "Варваринское" добыто 2,17 и 3,62 млн тонн золотосодержащей руды соответственно и получено в общем 557 тыс. унций золота.

      В 2020 году группа компаний АО "АК Алтыналмас" (включая дочерние предприятия) выпустила более 414 тысяч унций золота или 12,9 тонн при добыче руды в 14,5 млн тонн. АО ГМК "Казахалтын", входящее в группу, по итогам 2020 года извлекло 3,934 тонны золота, что на 15,6 % больше, чем годом ранее.

      Добыча руды на Суздальском месторождении ведется подземным способом, месторождение вскрывается транспортными уклонами, методом подэтажных штреков. Объем производства рудника АО "ФИК "АЛЕЛ" по итогам 2019 года составил 75,8 тысяч унций аффинированного золота.

1.2. Минерально-сырьевая база

      Преимуществом цветной металлургии Казахстана является наличие собственной минерально-сырьевой базы. Cтруктура, физические, химические и другие характеристики казахстанских руд при добыче, обогащении и металлургической переработке требуют индивидуальной технологии для каждого месторождения.

      Таблица 1.3. Запасы цветных и драгоценных руд в Казахстане*

№ п/п

Минерал

Балансовые запасы, тыс.т

Мировой рейтинг, запасы

Место в мире по содержанию
металла в руде

Мировой рейтинг, производство

Доля в мировом объеме

1

2

3

4

5

6

7

1

Бокситы

365 400

10

н/д

8

1,7 %

2

Свинец

17 200

5

41

11

0,7 %

3

Цинк

39 800

5

40

8

2,5 %

4

Медь

39 300

12

63

11

2,6 %

5

Титан

24 100

10

15

19

0,4 %

6

Вольфрам

2 100

2

25

-

-

7

Золото

2,2

15

2

21

1,7 %

8

Серебро

53,2

4

31

10

3,6 %

9

Олово

69,3

10

23

-

-

      * источники: Казахстанский горно-промышленный портал (http://www.mining.kz), Геологическая служба США USGS 2018, АО "НК "Kazakh Invest", данные на 2021 г.

      Медь

      Казахстан обладает огромными запасами медной руды. На территории Республики Казахстан разведано более 100 месторождений меди, свыше половины из них находятся в эксплуатации. Обеспеченность запасами меди достигает около 30 лет. Основные промышленные типы руд – медистые песчаники (71 %) и медно-порфировые (24 %). К числу крупнейших относятся Жезказганское месторождение медистых песчаников, на которое приходится около 70 % объема медной руды, добываемой в Казахстане, и месторождения медно-порфирового типа Актогайское и Айдарлы. Основная часть балансовых запасов этого вида сырья приходится на Восточно-Казахстанскую область – 47 %, на Карагандинскую и Улытаускую приходится 27 %, Павлодарскую – 13 %, Алматинскую – 6 %, Актюбинскую – 4 %, Жамбылскую – 2 %, Костанайскую – 1 %, Туркестанскую – 1 %.

      Цинк

      Государственным балансом учтены запасы по 87 месторождениям. Обеспеченность отрасли ресурсами составляет около 25 лет. Месторождение Шалкия (Кызылординская область, Жанакорганский район) является крупнейшим известным цинковым месторождением в Казахстане и пятым крупнейшим месторождением цинка в мире. Запасы оцениваются в 4,07 млн тонн.

      Свинец

      Подтвержденные запасы свинца Казахстана оцениваются порядка 17 млн тонн, по этому показателю республика находится на 5-м месте в мире. Государственным балансом учтены запасы по 82 месторождениям. Больше всего месторождений приходится на Карагандинскую область – 61 %. Также месторождения располагаются в Восточно-Казахстанской (21 %), Кызылординской (13 %), Алматинской (3 %), Жамбылской (1 %), Павлодарской (1 %) областях. Основные месторождения – Риддер-Сокольное и Тишинское. Обеспеченность отрасли ресурсами при нынешнем уровне потребления оценивается в 25 лет.

      Алюминий

      В Казахстане разведано свыше 20 месторождений бокситов, при этом разрабатывается 10. Основная часть запасов Республики (около 90 %) сосредоточена в месторождениях, находящихся на территории Костанайской области в Торгайской бокситоносной провинции. В ней выделяются три бокситоносных района: Западно-, Восточно- и Центрально-Торгайский, в которых заключено, соответственно, 86,9 %, 5,3 % и 7,8 % запасов.

      Торгайский бокситовый рудник (ТБРУ) разрабатывал бокситы Восточно-Тургайской группы (Аркалыкское, Северное, Нижнее-Ашутское, Верхнее-Ашутское, Уштобинское месторождения). В настоящее время все работы на ТБРУ остановлены ввиду выработки всех запасов.

      КБРУ – бокситы Западно-Тургайской группы (Белинское, Аятское, Краснооктябрьское, Увалинское и Красногорское месторождения).

      Наибольшее количество глиноземных бокситов в рудных телах карьеров составляет 89,0 %, минимальное - 47,1 %.

      Золото

      В настоящее время в Казахстане разведано 199 промышленных месторождений золота практически во всех регионах страны, в том числе 127 коренных месторождений, 40 комплексных, 32 рассыпных. Балансовые запасы золота составляют 2,2 тыс. тонн (75 % – эксплуатируются, 21 % – разведываются, 3 % – незалицензированы), из них 85 % расположены в Восточном, Северном и Центральном регионах страны. Остальные 15 % рассредоточены по областям Южного и Западного Казахстана.

      Ведущими геолого-промышленными типами золотых месторождений, составляющими основу сырьевой базы золотодобывающей отрасли, являются собственно золоторудный (60 % балансовых запасов и 67 % добычи золота) и комплексный (соответственно, 36 % и 32 %). Наиболее крупными из собственно золоторудных месторождений являются – Васильковское (разведанные запасы – 360 тонн золота) и Бакырчик (277 тонн).

      Серебро

      Запасы серебра Казахстана разведаны более чем в 100 месторождениях, при этом основная доля (около 60 %) приходится на полиметаллические (медно-свинцово-цинковые) месторождения. Уровень содержания серебра в рудах этих месторождений находится в пределах от 40 до 100 г/тонну. Около 25 % запасов серебра республики сосредоточено в месторождениях медистых песчаников (Жезказганское и др.), где содержание серебра составляет 10–20 г/тонну. Доля, собственно, золото-серебряных руд в общем объеме запасов и добычи серебра незначительна.

      Олово

      Олово является в месторождениях Казахстана попутным компонентом редкометалльных и вольфраммолибденовых руд с ограниченными запасами. До 1995 года выпуск олова в концентрате осуществлял Белогорский ГОК.

      В настоящее время в Казахстане АО "Tin One Mining" разрабатывает и реализовывает проект строительства горно-металлургического комбината "Tin One Mining", расположенный в Айыртауском районе Северо-Казахстанской области на крупнейшем в Центральной Азии месторождении олова Сырымбет, которое является полиметаллическим и помимо основного металла олова, содержит вольфрам, медь, флюорит и еще более 70 различных минералов. Залежи олова в регионе составляют примерно 65 % от общих подтвержденных запасов в Казахстане. На Сырымбете они оцениваются в 153 тысячи тонн.

      Кадмий

      Кадмий является попутным компонентом в месторождениях полиметаллических и свинцово-цинковых руд. Его выпуск осуществляется на Усть-Каменогорском свинцовом заводе, входящем в состав ТОО "Казцинк". Этот металл является побочным продуктом при переработке цинкового сырья. С 2005 г. БНС АСПР РК не раскрывает данные по выпуску кадмия. Практически весь объем произведенного кадмия экспортируется.

      Титан

      В Казахстане разведаны 7 циркон-рутил-ильменитовых россыпей с небольшими запасами титана. Основу минерально-сырьевой базы титана составляют ильменит-цирконовые россыпи. Месторождения расположены в основном в Западном Казахстане (Шокаш, Ащисай, Сабындыколь и др.), Восточном Казахстане (Сатпаевское, Караоткель) и Северном Казахстане (Обуховское и др.). Учтенные балансовые запасы (50 млн тонн) титана сосредоточены в месторождениях Сатпаевское, Караоткель, Шокаш, Обуховское, Устюртское, Кумколь, Жарсорское, Прогнозное. 11 % всего производимого в мире титана выпускают на АО "Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат". 100 % титановой продукции поставляется на экспорт в высокоразвитые страны. Доля продукции предприятия в авиакосмической отрасли составляет более 18 %. На сегодня Предприятие выпускает титан губчатый, титановые слитки и сплавы.

      Вольфрам и молибден

      Запасы вольфрама Казахстана сосредоточены в 12 месторождениях, они оцениваются на уровне 2 млн тонн. Запасы молибдена сосредоточены более в чем 30 месторождениях, оцениваются на уровне около 1 млн тонн.

      Добыча молибдена в Казахстане производится из комплексных медно-молибденовых и вольфраммолибденовых руд в Центральном и Северо-Восточном регионах республики.

      В настоящее время в Республике Казахстан реализуется проект по разведке и добыче вольфраммолибденовых руд месторождений Верхнее Кайрактинское и Северный Катпар в Карагандинской области. Оператором проекта является ТОО "Северный Катпар", дочерняя компания АО "НГК "Тау-Кен Самрук". Основной элемент: вольфрам; попутные промышленные элементы: молибден, медь, висмут. По данным 2011 года, запасы вольфрамовой руды месторождения Верхнее Кайрактинское составляют 1 216,3 тыс. тонн, запасы молибдена – 39,6 тыс. тонн.

      Объем ресурсов месторождения Северный Катпар по стандартам JORC категории Indicated+Inferred составляет 71,4 млн тонн вольфрамовой руды (142 тыс. тонн триокиси вольфрама, 80 тыс. тонн меди, 23,6 тыс. тонн молибдена, 13,7 тыс. тонн бериллия в руде). Среднее содержание триокиси вольфрама составляет 0,231 %.

      По месторождению Северный Катпар добыча руды ожидается на уровне 3 млн тонн в год с выпуском 5,1 тыс. тонн паравольфрамата аммония ежегодно. По Верхнему Кайрактинскому эти показатели составят 7 млн тонн в год и 6 тыс. тонн паравольфрамата аммония соответственно.

      В Казахстане имеются значительные перспективы для новых открытий в расширении минерально-сырьевой базы цветной металлургии.

      Запасы минерального сырья в Казахстане действительно большие, но не всегда конкурентоспособные из-за малого содержания целевого металла, упорности руды, а также территориальных, транспортных и других ограничений. Существующие технологии производства цветных и редких металлов в Казахстане не в полной мере соответствуют современным требованиям экологии, экономики и комплексного использования минерального сырья.

1.3. Технико-экономические показатели отрасли

      Производственные показатели ГМК

      По данным АО "Казахстанский центр индустрии и экспорта "QazIndustry" за 2021 год объемы производства в сфере добычи металлических руд за 12 месяцев достигли 3,3 трлн тенге, против 2,2 трлн тенге в аналогичном периоде годом ранее. В сегменте переработки объемы выпуска металлургической промышленности в денежном эквиваленте составили 7,7 трлн тенге, против 5,7 трлн тенге в предыдущем году (рис. 1.5).

     


      Рисунок 1.5. Объемы выпуска металлургической продукции в денежном эквиваленте, трлн тг

      В структуре добычи металлических руд 70,4 % выпуска обеспечено добычей руд цветных металлов, 29,6 % – добычей железной руды. В структуре металлургической промышленности 62,2 % пришлось на производство основных благородных и цветных металлов, 37,6 % – на черную металлургию (и еще 0,2 % – на литье металлов).

      Добыча металлических руд обеспечила 18,4 % выпуска в сфере горнодобывающей промышленности и разработки карьеров, и 8,8 % от всего промышленного производства по республике.

      В свою очередь, вес металлургии в обрабатывающей промышленности составил 45,7 %, в общем объеме промышленного производства – 20,7 %.

      Таким образом, горно-металлургический комплекс Республики Казахстан обеспечил около 30 % совокупных объемов промышленного производства по стране, или 11 трлн тенге в стоимостном выражении, по итогам 12 месяцев 2021 года.

     


      Рисунок 1.6. Объем производства в разрезе регионов за январь-декабрь 2021 года, млрд тенге

      Инвестиции в недропользование

      По данным БНС АСПР РК со ссылкой на данные Комитета геологии, в 2019 г. в недропользование минерально-сырьевого комплекса (без учета инвестиций в УВС, уран) было инвестировано 2 292,1 млрд тенге, что на 22,8 % выше уровня 2018 г.

      Инвестиции в недропользование по различным видам металлов приведены на рисунке ниже.

     


      Рисунок 1.7. Инвестиции в недропользование по различным видам металлов

      Из рисунка выше видно, что в сравнении с черными металлами инвестиции в добычу руд цветных и драгоценных металлов являются приоритетными, куда направлен основной объем инвестиций более 60 %.

      Инвестиции в основной капитал

      По итогам 2019 года объем инвестиций в основной капитал в горно-металлургический комплекс составил 1060 млрд тенге, что на 31,3 % больше, чем в 2018 году.

      Так, объем инвестиций в добычу металлических руд составил 629,9 млрд тенге, что на 35,8 % больше, чем в 2018 году. При этом доля инвестиций из собственных средств добывающих предприятий увеличилась с 90 % до 98,7 %.

      Объем инвестиций в металлургическую промышленность составил 309,7 млрд тенге, что на 27,5 % больше, чем за аналогичный период прошлого года.

      Также необходимо отметить, что объем инвестиций в производство готовых металлических изделий, кроме машин и оборудования достиг 21,3 млрд тенге, что на 35,6 % больше в 2018 году.

      Экспорт

      Горно-металлургический комплекс является одним из главных экспортных секторов Республики Казахстан – его доля в общем объеме экспорта страны составляет около 20 %. Как указывалось выше, в структуре экспорта преобладают сырьевые товары, в частности около 80 % составляют добытые руды и рудные концентраты. Главными потребителями казахстанских металлов являются рынки России, Китая и Турции.

      Исходные данные по экспорту горно-металлургического комплекса страны взяты с сайта БНС АСПР РК и Комитета государственных доходов, Аналитического портала внешней торговли Республики Казахстан и Республиканской Ассоциации горнодобывающих и горно-металлургических предприятий (АГМП).

      Стоимостной объем экспорта продукции ГМК за 2019 год составил 9 249,4 млн долларов США, увеличившись на 3 % по сравнению с предыдущим годом.

      По отдельным товарам произошел значительный рост. Так, увеличился стоимостный объем экспорта цинка необработанного, меди рафинированной и сплавов медных необработанных, руд и концентратов драгоценных металлов, руд и концентратов железных, включая обожженный пирит. Доля экспорта продукции ГМК за 2019 год составила 18 % от общего стоимостного объема экспорта Казахстана.

      Основное количество производимого медного концентрата используется для выпуска рафинированной меди, часть выпущенного в республике медного концентрата экспортируется.

      В структуре экспорта металлургической промышленности за 2019 год преобладают медь рафинированная – 24,7 %, ферросплавы – 19,2 %, элементы химические радиоактивные и изотопы радиоактивные – 12,1 %, руды и концентраты цветных металлов – 10,0 %, руды и концентраты драгоценных металлов – 2,8 %.

      В 2021 году общие доходы Казахстана от экспорта цветных руд составили более 2,5 млрд долларов США. Основными импортерами продукции из нашей страны являются Китай с долей 68,8 %, Россия 26,0 % и Узбекистан с объемом в 3,8 %.

     


      Рисунок 1.8. Структура экспорта горнодобывающей промышленности РК

1.4. Потребление энергетических, сырьевых и водных ресурсов

      Потребление энергетических ресурсов

      Основные производственные процессы горнодобывающего предприятия связанные с использованием топлива – вскрышные и добычные работы.

      Наиболее существенное потребление энергии в горнодобывающей отрасли характерно, в частности, для транспортных средств, ГРР и таких технологических процессов, как бурение, выемка породы, выемка минерального сырья, размол, дробление, обогащение, водоотлив и вентиляция.

      Для технологических и хозяйственных нужд потребляются следующие виды ресурсов:

      электрическая энергия;

      тепловая энергия (горячая вода и пар);

      котельно – печное топливо (уголь каменный, природный газ);

      моторное топливо (дизтопливо и бензин);

      керосин ТС – 1 (топливо реактивное типа бензина);

      вода (техническая, хозяйственно – питьевая);

      сжатый воздух;

      продукты разделения воздуха (кислород и азот).

      В качестве котельно-печного топлива на предприятии используется следующие виды ТЭР:

      каменный уголь (Экибастузский и Шубаркольский);

      природный газ.

      Котельно-печное топливо используется для выработки тепловой и электрической энергии, а также для технологических нужд предприятия.

      Снабжение структурных подразделений предприятия котельно-печным топливом осуществляется от сторонних источников.

      Потребление энергии сильно зависит от особенностей руды и необходимого технологического процесса. Если руда твердая, то на ее отделение, измельчение и размол требуется значительно больше энергии, чем на обработку мягкой руды.

      Показателем энергетической эффективности крупных технологических установок и производств является удельный расход энергетических ресурсов на единицу выпускаемой продукции. Для определения удельного расхода энергетических ресурсов на единицу выпускаемой продукции необходимы годовые объемы производства продукции и потребление энергетических ресурсов.

      Используемое в горном производстве электрическое оборудование можно разделить на следующие группы:

      устройства для передачи и распределения электроэнергии: линии электропередачи, трансформаторы, кабели;

      электрическое оборудование: электродвигатели, осветители и ручные инструменты;

      оборудование для управления, контроля, связи и автоматизации.

      В процессе добычи и транспортировки руды электроэнергия расходуется на следующие объекты:

      электрогидравлические рабочие машины (например, бурильные установки, крепление кровли и стенок выработок, машины для торкретирования бетоном);

      транспортеры;

      подъемники руды;

      производство сжатого воздуха,

      вентиляция.

      К тому же погрузочное и транспортное оборудование, возможное отопление участков рудника расходуют топливо.

      Потребление энергии в обогатительных процессах определяется, в первую очередь, объемом перерабатываемой руды, используемыми процессами обогащения и необходимым для этого оборудованием. Обычно самые мощные электродвигатели используются при измельчении руды, особенно если руда обогащается методом флотации.

      Также дробление руды, грохочение и флотация являются энергоемкими этапами, но используемые в работе отдельные электродвигатели и насосы меньше по мощности на порядок. При флотации затрачивается много энергии, особенно если схема сложная и содержит большое количество машин и оборудования. В таблице 1.4 представлены примеры потребления энергии на рудниках Казахстана.

      Потребление энергии на руднике составляет 12–25 кВтч на тонну руды, в обогатительном переделе 30–50 кВтч на тонну руды (данные КТА). Остальное потребление электроэнергии составляет от 2 до 4 кВтч на тонну руды.

      Основные данные по предприятиям Казахстана, полученные в результате проведения КТА, представлены в таблице ниже.

      Таблица 1.4. Потребление электрической энергии на предприятиях Казахстана

№ п/п

Рудник/предприятие

Общий расход энергии, MВт-ч/год (2020г.)

Расход энергии на тонну руды, кВт-ч/т (2019 - 2020г.)


1

2

3

4

1

Открытая добыча

1.1

ТОО "Корпорация Казахмыс" СЖР

10 094,114

11,14

1.2

ТОО "Корпорация Казахмыс" Кусмуруын

2 214,902

4,81

1.3

ТОО "KAZ Minerals" Актогайский рудник

23 296,0

0,364 - 0,433

1.4

ТОО "KAZ Minerals" Бозшакольский рудник

19 964,410

0,439 – 0,644

1.5

АО "Полиметал" Варваринское

25 122,038

5,38 – 59,39

1.6

АО "Полиметал" Бакырчик

19 197,890


1.7

АО "Алтынтау Кокшетау" Васильковское

6 874,000

0,81 – 0,94

1.8

АО "ГМК Казахалтын" рудник Аксу

393,900

0,08 – 1,21

1.9

АО "ГМК Казахалтын" рудник Жолымбет

51,130

0,13 – 0,22

2

Подземная добыча

2.1

ТОО "Корпорация Казахмыс" ВЖР

96 723,294

18,77

2.2

ТОО "Корпорация Казахмыс" ЮЖР

69 527,436

13,34

2.3

ТОО "Корпорация Казахмыс" Западный рудник

83 624,287

18,49

2.4

ТОО "Корпорация Казахмыс" Жыландинский рудник

12 309,788

7,28

2.5

ТОО "Корпорация Казахмыс" рудник Жомарт

65 013,703

17,00

2.6

ТОО "Корпорация Казахмыс" рудник Нурказган

53 342,796

12,85

2.7

ТОО "Корпорация Казахмыс" рудник Абыз

4 242,390

15,51

2.8

ТОО "Корпорация Казахмыс" рудник Саяк

7 467,879

4,16

2.9

ТОО "Корпорация Казахмыс" рудник Шатырколь

9 142,312

13,64

2.10

ТОО "КазЦинк" Малеевский рудник

16 773,590

7,13 – 8,51

2.11

ТОО "КазЦинк" Риддер-Сокольный рудник

12 323,0


2.12

АО "ГМК Казахалтын" рудник Бестобе

12 055,600

34,90 – 51,61

2.13

АО "ГМК Казахалтын" рудник Аксу

10 567,900

39,43 – 60,44

2.14

АО "ГМК Казахалтын" рудник Жолымбет

6 542,700

26,07 – 50,33

2.15

АО "ФИК Алел"

104 648,085

-

3

Смешанная добыча

3.1

ТОО "КазЦинк" рудник Ушкатын

6 670,460

5,56 – 8,34

3.2

АО "АК Алтыналмас" рудник Акбакай

21 590,595

23,53 – 33,55

4

Обогащение

4.1

ТОО "Корпорация Казахмыс" Жезказганские ОФ №1,2,3

661 972,259

31,41

4.2

ТОО "Корпорация Казахмыс" Нурказганская ОФ

92 838,367

26,48

4.3

ТОО "Корпорация Казахмыс" Карагайлинская ОФ

86 402,210

57,75

4.4

ТОО "Корпорация Казахмыс" Балхашская ОФ

209 587,638

38,83

4.5

ТОО "KAZ Minerals" Актогайская ОФ

710 281,000

1247,718-1291,563

4.6

ТОО "KAZ Minerals" Бозшакольская ОФ

786 700,507

26,85 – 36,33

4.7

ТОО "KAZ Minerals" Бозшакольский Завод

134 776,063

20,94 – 85,6

4.8

ТОО "КазЦинк" ЖГОК

17 568,200

14,64 – 21,96

4.9

ТОО "КазЦинк" ГОК Алтай ОФ

138 638,230

303,02 – 397,78

4.10

ТОО "КазЦинк" Риддерский ГОК ОФ

268 850,000

1 058,46 – 1 669,88

4.11

АО "Полиметал" Варваринское ОФ

129 895,749

26 899,10 – 55 558,49

4.12

АО "Полиметал" Бакырчинское ОФ     

77 192,600

4 853,97 – 14 904,92

4.13

АО "АК Алтыналмас" Акбакай ОФ

20 906,542

8 711,06 – 14 428,26

4.14

АО "Алтынтау Кокшетау" ЗИФ

431 334,900

30 192,84 – 36 292,38

4.15

АО "ГМК Казахалтын" Бестобе ОФ

12 571,920

8 688,27 – 8 916,26

4.16

АО "ГМК Казахалтын" Аксу ОФ

25 051,670

26 259,61 – 27 712,02

      Так как большая часть потребления электрической энергии приходится на электрический привод различных агрегатов, то при выборе электродвигателей необходимо принимать во внимание капитальные затраты, мощность и эффективность. В горнодобывающем производстве, где нужны мощные моторы, а используются они интенсивно, важно выбрать энергетически эффективный высококачественный двигатель. Высокая цена более эффективного мотора окупится сбережением затрат на энергию в течение 1–2 лет [3].

      Водопотребление

      Водопотребление при добыче и переработке полезных ископаемых обычно связано с хозяйственно-бытовыми и коммунальными нуждами, производственными и техническими, а также с пожаротушением. Для этого используют системы водоснабжения, в состав которых входят водозаборные сооружения, насосные станции, станции очистки и подготовки воды, магистральные или разводящие трубопроводы, или каналы, резервуары и водонапорные башни, а также вспомогательные сооружения: лаборатории, склады и др.

      В соответствии с видами водопотребления системы водоснабжения разделяются на хозяйственно-питьевые, технические (производственные) и противопожарные. Они могут быть как раздельными, так и совмещенными, по способу подачи воды – самотечными, с механической подачей и зонными, а по способу ее использования – прямоточными, оборотными, с повторным использованием.

      В прямоточных системах вся забираемая вода задействована в технологических или других процессах однократно, после чего передается на очистку и сброс. В оборотных системах предусматривается многократное использование воды без сброса ее в природные водные объекты, но каждый цикл использования должен предусматривать при необходимости очистку (кондиционирование). Для компенсации безвозвратных потерь производится постоянная или периодическая подпитка систем оборотного водоснабжения. Повторно-последовательное использование воды предусматривает несколько технологических процессов, а затем очистку воды и сброс.

      Большая часть требуемой воды обычно восполняется за счет циркуляции в разных технологических процессах, но для работы часто необходима и достаточно чистая свежая вода. Возможности циркуляции воды обуславливаются определенным технологическим процессом, в том числе используемыми в нем химическими реагентами. Свежая вода забирается обычно из ближайшего озера или реки. В некоторых случаях в качестве свежей воды может использоваться карьерная вода или без обработки, или после обработки (например, отстаивание и осветление воды, осаждение металлов). На многих обогатительных фабриках потребность в воде можно обеспечить почти полностью за счет рециркуляции и использования карьерной воды. Обогатительные фабрики по проектам работают со 100 % оборотом технической воды. Возврату подлежат сливы сгустителей и осветленная вода с хвостохранилища. Потери с испарением на хвостохранилище составляют на уровне 10 % в летний период. С другой стороны, забор больших объемов свежей воды за пределами предприятия практически невозможен. Используемая на руднике хозяйственно-питьевая вода приобретается обычно отдельно по договору у внешнего поставщика. В некоторых процессах (например, промывка фильтровальных тканей, охлаждение компрессоров) можно применять воду, очищенную на предприятии собственными очищающими устройствами (например, песчаными фильтрами).

      Основные направления совершенствования водопотребления горнодобывающих предприятий - сокращение потребления воды питьевого качества из рек, озер и городского водопровода, а также расширение использования шахтных и карьерных вод для хозяйственно-бытовых и технических нужд.

      Потребление вспомогательных производственных материалов

      Для горнодобывающего производства кроме ресурсов энергии и воды требуются различные вспомогательные производственные материалы, такие как взрывчатые материалы, химикаты, материалы для крепления горных выработок (металлическая арочная крепь, различные типы анкерной крепи, металлическая сетка, торкрет смеси), трубы, буровой инструмент, используемый для бурения скважин различного типа и назначения тела, запасные части для основного и вспомогательного оборудования, мелющие тела, фильтровальные ткани, полимерные и композиционные материалы и т.д.

1.5. Основные экологические проблемы

1.5.1. Основные экологические проблемы при открытой и подземной разработке и добыче, обогащении

      Воздействие горнодобывающей деятельности на окружающую среду зависит от геологических особенностей, размера, формы месторождения и концентрации полезного компонента, природно-климатических особенностей территории расположения, а также от применяемых методов добычи и обогащения, выбранных технических и технологических решений, природоохранных мероприятий и др.

      Горнодобывающая деятельность оказывает воздействие на все компоненты окружающей среды: недра, земли, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный и животный мир.

      Основными экологическими аспектами предприятий по добыче и обогащению руд цветных металлов являются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, образование рудничных и шахтных вод, отходов, использование земель.

а


б


      Рисунок 1.9. Схема взаимодействия, а -карьера и б - подземного рудника (шахты) с окружающей средой

      Таблица 1.5. Воздействие на окружающую среду горнодобывающего предприятия на разных этапах деятельности

№ п/п

Воздействие

Открытая добыча

Подземная добыча

Обогащение

Размещение отходов добычи и обогащения

Геологоразведочные работы

Снятие и складирование плодородного слоя почвы

Вскрышные работы

Буровзрывные работы

Добычные работы

Транспорти
ровка

Вскрытие

Подготовка

Добычные работы

Дробление
руды

Сепарация магнитная и электрическая; флотация

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1

Воздействие на компоненты окружающей среды

1.1

Выбросы в атмосферный воздух

1.1.1

Твердые (пыль)


1.1.2

Газообразные




1.2

Сбросы сточных вод

1.2.1

Шахтных и карьерных








1.2.2

От процессов обогащения












1.3

Образование отходов

1.3.1

Вскрышные и вмещающие породы









1.3.2

Хвосты обогащения












1.3.3

Физические факторы воздействия (шум и вибрация)

1.4

Утрата природной среды

1.4.1

Земельные ресурсы и почвенный покров






1.4.2

Ландшафт





1.4.3

Флора и фауна





1.5.2. Воздействие при проведении геологоразведочных работ

      Основными видами воздействия ГРР на площади месторождения являются механические нарушения ландшафта и загрязнение элементов окружающей среды техногенными источниками. ГРР оказывают незначительное воздействие на окружающую среду, что связано с кратковременностью и локальностью проводимых работ, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

      Основные эмиссии этапа ГРР:

      выбросы твердых загрязняющих веществ (пыль) – при строительстве дорог и других коммуникаций, ведении горно-буровых работ, пробной добыче, погрузке и транспортировке горной массы, а также при эксплуатации техники;

      выбросы газообразных веществ (выхлопные газы) – эксплуатация техники;

      сбросы загрязненных сточных вод в водные объекты – при осушении разведочных горных выработок, гидродинамическом и гидрохимическом воздействие на подземные воды, поверхностные водотоки и водоемы;

      образование и размещение отходов вскрышных и вмещающих пород – при ведении горно-буровых работ и пробной добыче;

      шум, вибрация – при строительстве дорог и других коммуникаций, ведении БВР, погрузке горной массы, эксплуатации техники.

      нарушение целостности ландшафта и геологического массива, загрязнение почвенного покрова – при ведении горно-буровых работ, от оставляемых баз геологоразведочных партий и рабочих площадок буровых работ.

1.5.2.1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      При добыче полезных ископаемых выбросы в атмосферный воздух поступают от взрывных работ, выемки и экскавации пород, дробления руды, транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ, тонкого измельчения и обогащения, сушки концентрата, теплоснабжения, транспорта и производственных машин, а также отсыпки хвостов и вмещающей породы. Наиболее существенными выбросами являются взрывные газы (CО2, N2, CO, NOX), выхлопные газы (CО2, CO, углеводороды, NOX, SO2, тонкодисперсные твердые частицы), производственные газы (в т. ч. от биологического выщелачивания, переработки растворов биовыщелачивания, окисления концентрата под давлением: H2S, C2S, SO2, CO2, SО и сушки: SO2), взвешенные вещества и минеральная пыль. Выбросы пыли (взвешенных частиц) происходят при разных видах деятельности, как например, при добыче руды, транспортировке, погрузке, дроблении, измельчении, сушке, отсыпке вмещающих пород, а также складировании концентрата и хвостов обогащения. Пыль по составу соответствует тонко измельченной руде и ее вмещающей породе, и, следовательно, может содержать вредные для здоровья металлы. Опасность пыли зависит от минерального состава руды и способности к размолу. Некоторые минералы, особенно волокнистые, например, такие как асбест, при пылении могут быть вредными сами по себе.

     


      Рисунок 1.10. Основные источники и виды загрязнения атмосферы при проведении горных работ

      Добыча и транспортировка руды

      При добыче и транспортировке руды, независимо от способа отработки месторождения, образуются выбросы пыли, выхлопных газов и взрывных газов. При перевозке руды грузовым автотранспортом возникают обычные при этом выбросы пыли и выхлопных газов, как при открытом, так и при подземном способе добычи, особенно когда руда вывозится на поверхность земли для складирования. Пыль выделяется в воздух от руды, поверхности дорог, колес и грузовых платформ.

      Загрязнение окружающей среды происходит за счет выделения вредных газов и пыли из пылегазового облака и газов из взорванной горной массы. Используемые для добычи руды взрывчатые вещества (например, ЭВВ, АСДТ) при взрыве превращаются в водный пар, оксид и диоксид углерода, и оксиды азота. Кроме того, взрывные газы содержат небольшие количества вредных газов, таких как угарный газ и оксиды азота. При взрыве образуется также дым. Объем этих газов составляет 0,7–1 м3 газа на килограмм взрывчатого вещества.

      Образующийся при взрыве горячий газ захватывает с собой в атмосферу какое-то количество пыли горной породы. При этом объем поднимающейся в атмосферу пыли зависит от заряда и взрываемого материала. Материал горной породы осаждается, в основном, в непосредственной близости от рудника, но тонкодисперсные твердые частицы могут переноситься на большие расстояния от рудника. Например, графитная пыль распространяется на большую территорию и из-за способности пачкать легко заметна даже в небольших количествах.

      Транспортировка руды и вскрышных пород происходит на территории предприятий по дорогам без покрытия, на которые попадают перевозимые горные массы. Минеральный материал измельчается в мелкую пыль под колесами тяжелого транспорта, тогда на поверхности дорог часто образуется слой пыли. Объемы транспортных выбросов пыли и выхлопных газов растут при промежуточных погрузках и разгрузках, а также по мере увеличения расстояния от рудника до цеха обогащения.

      При подземном способе добычи руды выбросы, поступающие в атмосферу с воздухом вентиляционной системы рудника, ограничены правилами охраны труда, поэтому уровень выбросов обычно невысок. Влажность воздуха в руднике способствует уменьшению распространения пыли с отработанным воздухом в атмосферу. При открытом способе разработки выбросов пыли и выхлопных газов значительно больше, чем при подземном способе, прежде всего из-за движения автотранспорта.

      Рудоподготовка (дробление, грохочение)

      Выбросы от дробления и грохочения во многом зависят от расположения оборудования. Выбросы блока дробления и грохочения, размещенного в помещении или в подземных выработках, обычно не вызывают большой нагрузки на окружающую среду. Машины опрокидывают горную массу в загрузочное отверстие дробилки обычно на открытом пространстве, таким образом, пылевые выбросы невозможно полностью собрать для очистки. От полностью или частично на открытом воздухе расположенного блока образуется, как правило, больше пылевых выбросов, чем от оборудования, расположенного в помещении. Объем и состав пылевых выбросов зависит от погодных условий, вида руды, применяемой технологии. После дробления и грохочения на стадии размола в атмосферу не поступает большого количества выбросов, так как размол проводится, обычно, в закрытом блоке, в водной среде – пульпе.

      Обогащение

      В процессе обогащения могут образовываться газовые и пылевые выбросы, например, при сушке концентрата, приготовлении и использовании флотореагентов и химических реагентов или в самом процессе обогащения. В технологических процессах, требующих нагрева, выделяются газовые выбросы, в составе которых выхлопные газы и, в зависимости от технологии, оксиды азота, углекислый газ, диоксид серы и взвешенные вещества. Образующиеся в процессе обогащения газы могут иметь неприятный запах, как например, сероводород (H2S).

      Сушка концентрата в сушильном барабане, нагреваемом традиционным мазутом, является источником атмосферных выбросов. Газовые выбросы сушильного барабана кроме обычных дымовых выбросов содержат, обычно, пыль и диоксид серы. Приготовление реактивов обогащения на территории рудника может вызывать газовые выбросы в атмосферу. Например, при изготовлении негашеной извести образуются выбросы углекислого газа, а при изготовлении гашеной извести выделяется тепло и водяной пар.

      Использование химических реагентов, в т. ч. в процессах осаждения и флотации, а также при промывке фильтров может вызывать газовые выбросы, такие как сернистый газ и диоксид азота. Сероводород легко высвобождается в процессах осаждения, где используется диоксид серы (восстановление), а также в таких процессах флотации, где концентрированная серная кислота взаимодействует с сульфидными минералами (особенно с магнитным колчеданом). Также при кучном бактериальном выщелачивании в атмосферу может выделяться углекислый газ и сероводород. Сероводород ядовитый, легко воспламеняемый газ.

      Основные факторы, определяющие выбросы ртути – исходные концентрации ртути в различных сырьевых материалах, особенно руде/концентрате и извести, а также количество используемой руды/концентратов. Предполагается, что при обогащении руды значительная часть ртути остается в хвостах, которые далее размещаются [4].

      Складирование и транспортировка горной массы (вскрышных пород или концентрата)

      При складировании, погрузке и транспортировке горной массы, образуются выбросы от пыления и выхлопных газов транспортных средств, выделяющихся при сжигании топлива карьерным транспортом.

      Места перегрузки горной массы (перегрузка с конвейера на конвейер, разгрузка автосамосвалов в отвал или бункер, разгрузка вагонов в бункер или в приямок экскаватора на отвале и т. д.) являются интенсивными источниками пылевыделения. Причем при работе роторных комплексов, дробильно-перегрузочных пунктов, разработке пород, передвижении автомобильного транспорта и бульдозерном отвал образовании все операции технологического процесса сопровождаются активным пылевыделением.

      Складирование горной массы или готового концентрата на открытом пространстве обычно вызывает пыление, пыль с осадками может попадать в поверхностные и подземные водные объекты. Выбросы пыли могут выделяться от поверхности отвалов вскрышных пород и штабелей складируемой готовой продукции или во время погрузки просыпающегося на землю сухого материала. Объемы пылевых выбросов при складировании зависят от погодных условий, а также от применяемых технологий. Пыление с поверхности отвалов и штабелей уменьшается, если поддерживается достаточная влажность концентрата, и он содержит минимальное количество абсолютно сухого материала. Если концентрат складируется в крытых хранилищах, то выбросы ограничиваются выхлопными газами транспортных средств при погрузке и перевозке.

      Полученная в результате КТА информация об удельных показателях загрязняющих веществ является частичной и не отображает полную картину по выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух при добыче и обогащении руд цветных металлов, так как из 57 зарегистрированных промышленных предприятий КТА проводился только на 3 предприятиях.

1.5.2.2. Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

      На время жизненного цикла горнодобывающего предприятия основным фактором воздействия на водную среду является сброс поверхностных и шахтных вод, загрязненных взвешенными частицами и растворенными химическими веществами. Кроме того, при осушении карьеров дренажными шахтами в подземных условиях загрязняются дренируемые грунтовые воды, а при откачке шахтной воды образуются депрессионные воронки, радиус которых может достигать десятков километров. Источниками нагрузки на водоемы могут быть процессы обогащения, а также естественный сток с породных и рудных отвалов и хвостохранилища. К тому же водоемы могут загрязняться пылью, а также поверхностным стоком с поверхности водосбора. Ниже более подробно описывается нагрузка на водоемы от процессов добычи и обогащения руды.

      Воздействие при добыче руды

      Из карьера (рудника, шахты) откачиваются на поверхность подземные воды и проникающий туда поверхностный сток для поддержания выработок в сухом состоянии. Потребность в откачивании воды зависит от геологических и гидрогеологических особенностей отрабатываемого месторождения. На химический состав откачиваемой воды влияет вещественный состав руды и вмещающих пород и применяемые для извлечения (добычи) полезного ископаемого взрывчатые вещества.

      В зависимости от типа руды, при ее добыче в воду могут проникать соли металлов. Так, при добыче сульфидных руд откачиваемые воды, как правило, кислые и металлосодержащие.

      Вода, откачиваемая из горных выработок, может содержать кроме взвешенных веществ и высвобождающихся в реакциях окисления сульфидных минералов металлов и сульфатов еще и остатки взрывчатых веществ. Взрывчатые вещества обычно выполнены на основе аммиачной селитры, поэтому из них могут попадать в рудничные воды нитраты и ионы аммония, вызывающие эвтрофирование водоемов. Взрывчатые вещества могут содержать также органические соединения (например, минеральные масла), токсичные для водных организмов.

      Невзорвавшееся при добыче руды взрывчатое вещество попадает с рудой в цех обогащения или с пустой породой в отвалы. Содержащаяся во взрывчатом веществе аммиачная селитра растворяется при обогащении, в воде прудов-отстойников или хвостохранилищ и вызывает загрязнение водоемов нитратным и аммиачным азотом.

      Породные отвалы и открытые склады готовой продукции, расположенные на земельных отводах карьеров, шахт и фабрик при таянии снегов или дождях становятся, источниками загрязнения поверхностных и подземных (преимущественно грунтовых) вод. Атмосферная вода, попадая на отвал и стекая с его боковых поверхностей, загрязняется вследствие эрозии пород, а при фильтрации через породную толщу в большей или меньшей степени минерализуется.

      Расширение применения в подземных выработках самоходного оборудования, а в открытых горных выработках мощного транспортного и технологического оборудования с ДВС привело к повышению загрязнения шахтных и карьерных вод нефтепродуктами. При добыче руды качественное ухудшение состояния водных объектов и почв может быть последствием утечки масел, используемых в технологическом оборудовании, и химических реагентов с мест их хранения. Также рудничные воды могут содержать существенные концентрации ГСМ от горно-шахтного оборудования. В период производственной деятельности утечки нефтепродуктов в водоемы возможны, вследствие повреждения гидравлических и топливных систем горнодобывающей техники. Нефтепродукты или смешиваются с рудой и попадут в цех обогащения, или проникают в откачиваемую из выработок шахтную воду.

      Откачиваемая из карьера (рудника, шахты) вода собирается в резервуар (водосборники), затем, исходя из степени загрязнения, направляется в отстойники или пруды-накопители для дальнейшей очистки и выпуска ее в окружающую среду. Дальнейшее воздействие сброса загрязненных сточных шахтных и карьерных вод в поверхностные водные объекты проявляется в изменении гидрологического и температурного режимом водотока, химического состава, повышении мутности и заиливании дна, что негативно сказывается на водном биоразнообразии, а также на возможностях дальнейшего использования водного объекта.

      Воздействие при обогащении руд

      При обогащении в водные объекты могут проникать загрязняющие вещества из самой руды или из реагентов, используемых в обогащении. В процессе обогащения руда измельчается механически до мелких минеральных фракций. В процессе рудоподготовки грани кристаллов минералов повреждаются, химический баланс минералов изменяется, тогда с их поверхности могут высвобождаться, например, металлы и сера в технологический процесс.

      Из флотационных реагентов собиратели, вспениватели, регуляторы среды и флокулянты не вызывают существенного загрязнения водных объектов, так как большая часть реагентов прикрепляется к концентрату при правильной дозировке. Передозировка может привести к попаданию излишков реагента в пульпу и далее на хвостохранилище, где часть разлагается или с оборотной водой поступает в технологический процесс. Относящиеся к группе собирателей ксантогенаты легко разлагаются в водных растворах, не вызывая существенного загрязнения водных объектов (остатки реагентов: Na и/или K). Также большая часть реагентов-активаторов прикрепляется к поверхности концентрата, и только небольшое их количество с хвостами циркулирует в обороте технологической воде.

      Ниже указаны основные аспекты воздействия на водные ресурсы.

      Дренаж кислых шахтных вод и загрязнение продуктами выщелачивания (при выщелачивании окисленных медных руд серной кислотой и выщелачивании золота цианидами). Когда горные породы (стенки карьеров и подземных выработок, хвосты, отвалы пустой породы, материалы кучного выщелачивания и выщелачивания из отвалов) подвергаются воздействию кислорода и воды, то при наличии большого количества минералов сульфидов железа (особенно пирита) и недостаточного количества нейтрализаторов, может образовываться кислота. В свою очередь кислота будет выщелачивать или растворять металлы и другие загрязняющие вещества из добытой горной породы и образовывать растворы, одновременно высоко кислотные, с высоким содержанием сульфатов и насыщенные металлами (включая повышенные содержания кадмия, меди, свинца, цинка, мышьяка и т. д.) [5].

      Смыв почв и отходов горнодобывающей деятельности в поверхностные воды. Для большинства горнодобывающих проектов серьезной проблемой является возможность эрозии почвы и породы, в результате чего ухудшается качество поверхностных вод. Следовательно, борьба с эрозией должна вестись с самого начала эксплуатации рудника и до завершения рекультивации. Эрозия может вызвать значительное отложение осадков (и любых сопутствующих химических загрязнений) в близлежащих водоемах, особенно в случаях сильных ливней и в период активного снеготаяния. Основные источники эрозии/осадконакопления на участках горных работ могут включать в себя карьеры, участки кучного выщелачивания, отвалы пустой и вскрышной породы, хвостовое хозяйство, подъездные и транспортировочные пути, отвалы руды, места обслуживания техники, участки ГРР, а также участки на стадии рекультивации. Также материалы из нарушенных участков (из горных выработок, отвалов пустой породы, зараженной почвы и т. д.) могут разносить вместе с собственно осадком еще и химические загрязнители, в основном тяжелые металлы.

      Воздействие рудничного водоотлива. Откачка и сброс рудничных вод из горных выработок представляет собой комбинацию воздействий на окружающую среду. Когда водоносный горизонт находится выше подземных горных выработок или дна карьера, происходит накопление воды в горных выработках. В этом случае воду из горных выработок необходимо откачивать. При проектировании горно-обогатительных комплексов целесообразно рассчитывать водный баланс общий рудник-фабрика, при этом объединять в пруде-отстойнике рудничные воды и осветленные с хвостохранилища. Тем самым исключается водозабор из природных источников и восполняются потери воды при обезвоживании концентрата и хвостов. В качестве альтернативы, воду можно откачивать из скважин, окружающих шахту (карьер), создавая депрессионную воронку в водоносном горизонте, таким образом уменьшая проникновение воды в выработки. Когда рудник находится в работе, рудничные воды должны откачиваться постоянно, обеспечивая добычу руды. Однако, когда добыча руды завершается, откачка рудничных вод зачастую прекращается, что может привести к накоплению воды в трещинах, шахтах, горизонтальных выработках, карьерах и бесконтрольному поступлению в окружающую среду. В некоторых областях серьезной проблемой могут стать истощение подземных вод и связанные с ними воздействия на поверхностные воды и близлежащие водно-болотные угодья.

      Виды воздействия в результате понижения уровня подземных вод могут включать в себя сокращение или полное истощение поверхностных вод; снижение их качества и разрушение связанной с водой хозяйственной деятельности; деградацию среды обитания (не только прибрежных зон, ручьев и водно-болотных угодий, но и на возвышенностях, где в случае снижения уровня грунтовых вод ниже зоны глубоких корней могут пострадать кустарниковые заросли); уменьшение или полное исчезновение воды в домашних колодцах; проблемы с количеством и качеством воды, связанные с перекачкой подземных вод обратно в поверхностные воды ниже по течению от места откачки (осушения).

      Если осуществляется водоотлив, откачанную из рудника воду, после соответствующей очистки, можно использовать для смягчения неблагоприятного воздействия на поверхностные воды. Тем не менее, когда осушение прекращается, депрессионные воронки могут восстанавливаться десятилетиями, постоянно снижая объем поверхностного стока.

      Меры по снижению уровня загрязнения, основанные на использовании откачанной воды для создания заболоченных территорий, могут осуществляться только в период проведения водоотлива [6].

1.5.2.3. Образование и управление отходами производства

      Типичными отходами при добыче металлической руды являются отделяемая при добыче руды вмещающая порода, образующиеся в процессе обогащения хвосты и снимаемый поверхностный слой грунта на этапе строительства (особенно при открытом способе разработки месторождения).

      К тому же в производственных процессах может образовываться осадок или ил, приравниваемый к отходам, например, в виде остаточного материала процесса растворения или химических реакций осаждения (например, осадок, состоящий из смеси гипса и гидроксидов металлов) или в виде осаждения взвешенных частиц рудничных вод (например, при осветлении откачиваемых из выработок вод).

      Вмещающие породы

      Вмещающие породы извлекаются и удаляются как при открытом, так и подземном способе для обеспечения добычи руды. В подземной добыче доля вмещающих пород обычно меньше, чем в открытой, где объемы изымаемых вскрышных и вмещающих пород могут быть в несколько раз больше, чем объем добываемой руды. Когда месторождение разрабатывается подземным способом, то, как правило, вмещающая порода сразу используется для заполнения выработанного пространства в закладочных смесях, для заполнения провалов и воронок обрушения или же складируется на поверхности земли в период строительства рудника, когда еще нет потребности в закладке выработанных пространств.

      Возможности использования вмещающих пород зависят от их геотехнических особенностей и пригодности для окружающей среды. Вмещающие породы хорошего качества могут быть пригодны для сбыта за пределы рудника как строительный материал либо для доизвлечения полезных компонентов/минеральных сырьевых ресурсов, при наличии таковых.

      Размещенные на территории рудника временно или постоянно на хранение отвалы пустой породы могут вызывать выбросы минеральной пыли и загрязнение водных объектов. Пустая порода складируется в виде крупнокускового материала, поэтому сильного пыления не происходит. Между крупными кусками может быть мелко измельченный при изъятии минеральный материал, который легко вызывает пыление. Возможное выветривание минерального материала, отсутствие гумусного слоя, обеспечивающего озеленение поверхности отвала, большая высота отвала увеличивают риск ветровой эрозии и вызываемой ею пылевой нагрузки.

      Характер выбросов от пустой породы зависит в основном от минералогического и химического состава материала. Если отвал пустой породы содержит сульфидные минералы и является кислотообразующим, то кислые и содержащие металлы стоки из отвала могут загрязнять поверхностные и подземные водные источники. Вымываемые с хвостохранилищ воды содержат также взрывчатые вещества, которые вызывают загрязнение ближайших водоемов азотом.

      Хвосты обогащения

      Образующиеся в процессе обогащения руд цветных металлов отходы или отвальные хвосты состоят из тонкоизмельченных рудных минералов и вмещающей породы, а также остатков реагентов обогащения. Хвосты размещаются на постоянное хранение в виде пульп в хвостохранилище, где твердый материал осаждается на дно бассейна, а осветленная вода подается на обработку, циркуляцию в обороте технической воды. По проекту эксплуатации хвостохранилища при намыве пляжей хвостами дамбу постоянно наращивают скальными породами для увеличения вместимости хвостохранилища.

      Применение хвостов ограничивают их физические свойства (например, мелко зернистость, прочность) и химические свойства (например, сульфидные хвосты: кислотный потенциал, экологически вредные металлы). Объемы размещаемых на постоянное хранение хвостов можно уменьшить, используя фракции для заполнения пустот подземного рудника либо методы "сухого складирования хвостов". Использование обезвоженных хвостов для закладки подземных пустот важно с точки зрения производственной деятельности на многих рудниках. Новая технология пастовой закладки позволяет использовать практически все хвосты для заполнения пустот подземного рудника. При этом хвосты концентрируются, и из них приготавливается пастообразный материал, который накачивается в выработанное пространство [3].

      Хвостохранилище может вызвать пылевые выбросы, загрязнение водоемов и иногда распространяет неприятный запах. Поступающие в виде пульпы на хвостохранилище отходы обогащения являются мелкозернистыми и при высыхании могут вызывать сильное пыление. Пылению способствует и большая площадь хвостохранилища и расположение выше уровня земли. В период действия обогатительной фабрики размещение хвостов по всей окружности борта хвостохранилища предотвращает их высыхание. При подаче пульпы с борта хвостохранилища мелкозернистые частицы хвостов перемещаются в центр пруда, более крупные остаются недалеко от места разгрузки. Пыление вероятно, в летний период, особенно при сухой и ветреной погоде, с сухих бортов ограждающих дамб, а также с участков, ограниченных дамбой обвалования и урезом воды пруда-отстойника. Запах (например, флотореагентов) редко может исходить при возможных химических и биологических реакций, происходящих в пруде-отстойнике.

      Загрязняющие вещества поступают от хвостохранилищ в подземные водные объекты в результате инфильтрации. Химический состав сточных вод хвостохранилища зависит от состава месторождения, применяемой технологии и реагентов обогащения, а также способа размещения хвостов и строения хвостохранилища.

      Объем воды в хвостохранилище регулируется удалением воды из пруда через водосбросный колодец. Вода поступает обычно в отстойник, откуда она после осветления возвращается обратно в технологический процесс. Дамба состоит из насыпанной пионерной дамбы, при намыве хвостов образуется по внутреннему периметру дамбы широкая сухая полоса (так называемый пляж) между дамбой и урезом воды пруда-отстойника для обеспечения стабильности гидротехнического сооружения. Кроме обычного сброса сточных вод сквозь дамбу может просачиваться инфильтрат (рис. 1.11).

     


      Рисунок 1.11. Потоки вод в зоне дамбы хвостохранилища, где нет плотного основания

      Инфильтрат обычно собирается в обводной канал, откуда вода может подаваться обратно на хвостохранилище, если по своему качеству она не пригодна для сброса в водоем. Через дно пруда возможна также инфильтрация в подземные воды, если основание пруда выполнено из водопроницаемого грунта. Обычно на стадии строительства хвостохранилища изучаются свойства грунта, при необходимости основание уплотняется искусственными противофильтрационными материалами (например, полимерное пленочное покрытие, бентонит и т. п.).

      Удаляемые земляные массы

      На начальном этапе деятельности горного предприятия, особенно при строительстве открытого карьера, поверхность месторождения руды очищается от поверхностного слоя земли. Эти земляные массы складируются поблизости и используются по возможности в земляных работах рудника. Сохраненный растительный слой может быть применен для рекультивации участка после закрытия рудника. В этом случае речь идет о длительном хранении почвогрунта. Если данный грунт не подходит для применения в земляных работах во время строительства или после закрытия рудника из-за своих геотехнических особенностей или экологической неприемлемости, то он размещается на участке на постоянное хранение. Объем и состав удаляемых земляных масс зависят от масштабов разработки, толщины и строения поверхностных грунтов.

      Осадки и шламы

      В деятельности рудника могут образовываться различные осадки или шламы в процессе обогащения или при обработке воды. Во время обогащения осадки образуются при химической обработке избыточных растворов или промывочных вод процесса выщелачивания.

      При обработке рудничных вод могут образовываться как осадки, так и шламы (илы). Минеральный гидрооксидный осадок образуется при химической обработке воды, например, при нейтрализации или осаждении. Гидроксидный осадок образуется также в результате аэрации железосодержащей воды в хвостохранилище. Состав осадка зависит от химического состава воды и использованных реагентов.

      При обработке воды образуется шлам (ил) в т. ч. при удалении взвешенных веществ из рудничной и технологической воды. Взвешенные вещества удаляются из воды обычно путем отстаивания, осаждения или седиментации в бассейне-осветлителе. При подземной разработке осветлители могут находиться как в очистном пространстве под землей, так и на поверхности. При открытом способе добычи бассейны находятся недалеко от карьера на поверхности земли. Осветление технологической воды проводится чаще всего на территории хвостохранилища до возвращения ее в производственный цикл. На дне бассейнов-осветлителей собирается шлам (ил), который состоит из мелко размолотых рудных минералов и просеянного материала и может содержать также остатки взрывчатых веществ (ил шахтных и карьерных вод) или реагентов обогащения (ил технологических вод). Осадок и ил размещается на постоянное хранение на территории рудника или на специально созданных для этого полигонах, или вместе с другими отходами рудника. Требования относительно постоянного размещения зависят от состава осадка и ила. В зависимости от состава и размещения осадка и ила, с ними могут быть связаны пылевые выбросы и со стоками рудника попадающие в водоемы сбросы.

      Другие отходы

      Кроме вышеперечисленных отходов горного и обогатительного производства на горно-обогатительных предприятиях образуются:

      металлический скрап (отработанные мелющие шары или стержни);

      отходы тары флотореагентов;

      отходы картона и бумаги;

      отработанные масла и нефтепродукты;

      металлолом;

      отходы электрических и электронных приборов;

      отходы резины и пластика;

      канализационные стоки;

      прочие.

      Отходы сортируются и направляются на рециклинг или места хранения. Объем вывозимых на полигоны отходов должен быть минимальным.

1.5.2.4. Шум и вибрация

      На предприятиях горнодобывающей промышленности в силу специфических особенностей технологии подземной и открытой добычи полезных ископаемых на работников одномоментно действует многообразие неблагоприятных факторов производственной среды (пыль, шум, вибрация, неблагоприятный микроклимат и др.), степень выраженности которых во многом зависит от конкретных климатогеографических и горно-геологических условий на предприятиях.

      В деятельности горных предприятий основными источниками шума и вибрации являются взрывные работы, буровые работы, процессы погрузки и перевозки горной массы, шум от двигателей транспортных средств, конвейерный и железнодорожный транспорт, вентиляторные установки, дробление, раскалывание слишком крупных каменных глыб, связанная с дроблением сортировка, измельчение. Совокупное воздействие от работающих экскаваторов, бульдозеров, взрывных работ, транспорта, дробления и измельчения руды, а также складирования материала в отвалы может значительно повлиять на дикую природу и жителей близлежащих районов. На обогатительных фабриках шум и вибрация связаны с рудоподготовкой в цехах дробления и измельчения, а также в отделении воздуходувок. Процессы производственного цикла, начиная с дробления, проходят, в основном, в закрытых помещениях. При этом воздействие шума на окружающую среду может быть ограничено с помощью проектных решений. В некоторых случаях источники шума цеха обогащения и вспомогательных операций (воздуходувки и проч.) могут быть существенными из-за их узкополосности.

      Вибрация связана с работой разнообразной техники, используемой в добыче полезных ископаемых, но взрывные работы считаются ее основным источником. Вибрация влияет на стабильность инфраструктуры, зданий, человеческого жилья вблизи крупномасштабных горнодобывающих предприятий. При взрывных работах кроме вибрации наблюдается колебание воздуха, которое находится частично в частотном диапазоне слуха человека, а частично ниже его. Это низкочастотное, появляющееся при взрыве, колебание воздуха называется волной атмосферного давления. Факторы, влияющие на силу волны, меняются в зависимости от взрыва, что усложняет оценку силы волны атмосферного давления. На распространение волны атмосферного давления в окружающую среду и риск наносимого ею ущерба влияют погодные условия, рельеф, препятствия и направление волны. Другими причинами возникновения волны атмосферного давления являются импульсы атмосферного давления и колебаний земли. Волна атмосферного давления большая, когда взрыв происходит в воздухе или поверхностным зарядом.

1.5.2.5. Воздействие на земельные ресурсы и почвенный покров

      Горные работы обычно изменяют окружающий ландшафт, поскольку обнажают ранее нетронутые рыхлые материалы.

      Почвы, которые подверглись химическому загрязнению в результате разливов на рудниках, могут представлять прямую и непосредственную опасность в случае, если эти материалы используются для возведения насыпей, создания декоративного антропогенного ландшафта или в качестве добавок к почве [5].

      При складировании отвальных хвостов флотационных обогатительных фабрик задействуются огромные по размеру земельные участки под хвостохранилища. Объем хвостов равен объему добытой руды с вычетом 2–3 % выхода концентрата. Хвостовое хозяйство является гидротехническим сооружением, которое включает хвостохранилище, пруд отстойник, аварийный пруд, оконтуренные ограждающими дамбами, а также комплекс насосных станций для перекачки хвостов и воды. Занимаемые площади с каждым годом растут с объемом добытой руды. Основную угрозу для земельных ресурсов и почвенному покрову может явиться прорывы дамбы или трубопровода, при которых будут затоплены гектары земельных участков.

1.5.3. Воздействие на флору и фауну

      Горные работы воздействуют на окружающую среду и связанную с ней биотипами путем уничтожения растительности и верхнего ПСП, перемещения фауны, выбросов загрязняющих веществ и шумового воздействия. Некоторые виды воздействия являются кратковременными и ограничены территорией горного отвода; другие могут иметь далеко идущий долгосрочный эффект.

      Воздействие на животный мир на рассматриваемых территориях выражается в исключении площади отвода земель как местообитания, в факторе беспокойства, связанного с присутствием людей, работой техники и движения автотранспорта.

      Горные работы на поверхности могут привести к деградации водных местообитаний, при этом воздействие будет ощущаться на значительной площади от предприятия.

1.5.4. Воздействие при ликвидации и рекультивации

      Закрытие добывающего предприятия и рекультивационные работы становятся актуальными, когда экономически выгодные запасы руды истощаются, или, когда горнодобывающая деятельность окончательно прекращается. Целью рекультивации и ликвидации последствий производственной деятельности горнодобывающего предприятия должно быть возвращение участка земли в состояние, максимально идентичное его исходному состоянию с целью предотвращения выделения токсичных загрязняющих веществ из различных производственных объектов.

      При выполнении ликвидационных и рекультивационных работ, как и при производственной деятельности, возможно загрязнение атмосферного воздуха твердыми (пыль) и газообразными (выхлопные газы) веществами, образование и размещение отходов от демонтажа зданий и сооружений, образование загрязненного поверхностного стока и сброса шахтных вод в водные объекты, физические факторы воздействия.

      Надлежащее выполнение ликвидационных работ предотвращает образование загрязненных стоков, нарушение целостности дамб.

      Работы по ликвидации и рекультивации последствий деятельности горнодобывающего предприятия должны проводиться в соответствии с требованиями Инструкции по составлению плана ликвидации (приказ Министра по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 24 мая 2018 года № 386) и правил приемки результатов обследования и работ по ликвидации последствий операций по недропользованию.

2. Методология определения наилучших доступных техник

      Процедура определения НДТ для области применения настоящего справочника по НДТ организована НАО "Международный центр зеленых технологий и инвестиционных проектов" в лице Бюро НДТ (далее – Центр) и технической рабочей группой по вопросам разработки справочника по НДТ "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)" в соответствии с положениями Правил.

      В рамках данной процедуры учтены международная практика и подходы к определению НДТ, в том числе основанные на руководстве по определению НДТ и установлению уровней экологической эффективности для выполнения условий получения экологических разрешений на основе НДТ [7].

2.1. Детерминация, принципы подбора НДТ

      Определение НДТ основывается на принципах и критериях в соответствии с требованиями Экологического кодекса, а также на соблюдении последовательности действий технической рабочей группы по вопросам разработки справочника по НДТ "Добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)":

      1. Определение ключевых экологических проблем для отрасли с учетом маркерных загрязняющих веществ эмиссий.

      Для каждого технологического процесса добычи, обогащения руд цветных металлов определен перечень маркерных веществ (более детальная информация приведена в разделе 6 настоящего справочника по НДТ).

      Метод определения перечня маркерных веществ основывался преимущественно на изучении проектной, технологической документации и сведений, полученных в ходе проведенных КТА предприятий в области применения настоящего справочника по НДТ.

      Из перечня загрязняющих веществ, присутствующих в эмиссиях основных источников загрязнения, для каждого технологического процесса в отдельности был определен перечень маркерных веществ при условии их соответствия следующим характеристикам:

      вещество характерно для рассматриваемого технологического процесса (вещества, обоснованные в проектной и технологической документации);

      вещество оказывает значительное воздействие на окружающую среду и (или) здоровье населения, в том числе, обладающее высокой токсичностью, доказанными канцерогенными, мутагенными, тератогенными свойствами, кумулятивным эффектом, а также вещества, относящиеся к стойким органическим загрязняющим веществам;

      2. Определение и описание техник-кандидатов, направленных на комплексное решение экологических проблем отрасли.

      При формировании перечня техник-кандидатов рассматривались технологии, способы, методы, процессы, практики, подходы и решения, которые направлены на комплексное решение экологических проблем области применения настоящего справочника по НДТ, из числа имеющихся в Республике Казахстан (выявленных в результате КТА) и международных документах в области НДТ, в результате чего был определен перечень из техник-кандидатов, представленный в разделе 5.

      Для каждой техники-кандидата приведены технологическое описание и соображения касательно технической применимости техник-кандидатов; экологические показатели и потенциальные выгоды от внедрения техники-кандидата; экономические показатели, потенциальные кросс-медиа (межсредовые) эффекты и необходимые условия;

      3. Анализ и сравнение техник-кандидатов в соответствии с показателями технической применимости, экологической результативности и экономической эффективности.

      В отношении рассматриваемых в качестве НДТ техник-кандидатов была проведена оценка в следующей последовательности:

      1. Оценка техники-кандидата по параметрам технологической применимости.

      2. Оценка техники-кандидата по параметрам экологической результативности.

      Был проведен анализ экологического эффекта от внедрения техник-кандидатов, выраженный в количественном значении (единица измерения или % сокращения/увеличения), в отношении следующих показателей:

      атмосферный воздух: предотвращение и (или) сокращение выбросов;

      водопотребление: сокращение общего водопотребления;

      сточные воды: предотвращение и (или) сокращение сбросов;

      почва, недра, подземные воды: предотвращение и (или) сокращение влияния на компоненты природной среды;

      отходы: предотвращение и (или) сокращение образования/накопления производственных отходов и/или их вторичное использование, восстановление отходов и энергетическая утилизация отходов;

      потребление сырья: сокращение уровня потребления, замещение альтернативными материалами и (или) отходами производства и потребления;

      энергопотребление: сокращение уровня потребления энергетических и топливных ресурсов; использование альтернативных источников энергии; возможность регенерации и рециклинга веществ и рекуперации тепла; сокращение потребления электро- и теплоэнергии на собственные нужды;

      шум, вибрация, электромагнитные и тепловые воздействия: снижение уровня физического воздействия.

      Также учитывалось отсутствие или наличие кросс-медиа эффектов.

      Соответствие или несоответствие техники-кандидата каждому из вышеперечисленных показателей основывалось на сведениях, полученных в результате КТА.

      3. Оценка техники-кандидата по параметрам экономической эффективности.

      Оценка экономической эффективности техники-кандидата не является обязательной, однако по решению большинства членов технической рабочей группы, экономическая оценка НДТ проводилась членами технической рабочей группы-представителями промышленных предприятий в отношении некоторых техник, имеющих внедрение и эксплуатируемых на хорошо функционирующих промышленных установках/заводах.

      Факт промышленного внедрения устанавливался в результате анализа сведений, выявленных в результате КТА.

      4. Определение технологических показателей, связанных с применением НДТ.

      Определение уровней эмиссий и иных технологических показателей, связанных с применением НДТ, в большинстве случаев применено в отношении техник, обеспечивающих снижение негативного антропогенного воздействия и контроль загрязнения на конечной стадии производственного процесса.

2.2. Критерии отнесения техник к НДТ

      В соответствии с п. 3 ст. 113 Экологического кодекса НДТ определяются на основании сочетания следующих критериев:

      1) использование малоотходной технологии;

      2) использование менее опасных веществ;

      3) способствование восстановлению и рециклингу веществ, образующихся и используемых в технологическом процессе, а также отходов, насколько это применимо;

      4) сопоставимость процессов, устройств и операционных методов, успешно испытанных на промышленном уровне;

      5) технологические прорывы и изменения в научных знаниях;

      6) природа, влияние и объемы соответствующих эмиссий в окружающую среду;

      7) даты ввода в эксплуатацию для новых и действующих объектов;

      8) продолжительность сроков, необходимых для внедрения НДТ;

      9) уровень потребления и свойства сырья и ресурсов (включая воду), используемых в процессах, и энергоэффективность;

      10) необходимость предотвращения или сокращения до минимума общего уровня негативного воздействия эмиссий на окружающую среду и рисков для окружающей среды;

      11) необходимость предотвращения аварий и сведения до минимума негативных последствий для окружающей среды;

      12) информация, опубликованная международными организациями;

      13) промышленное внедрение на двух и более объектах в Республике Казахстан или за ее пределами.

2.3. Экономические аспекты внедрения НДТ

2.3.1 Подходы к экономической оценке НДТ

      НДТ, как правило, широко известны во всем мире, а экономическая оценка является дополнительным критерием для принятия решения о возможности или отказе от внедрения НДТ. НДТ также считается приемлемой, если есть однозначные свидетельства/примеры результатов ее успешной промышленной эксплуатации. Так, странами ЕС при определении НДТ учитываются только технологии, уже вышедшие на промышленную эксплуатацию, и природоохранная эффективность которых подтверждена практически.

      Следует понимать, что НДТ не всегда приносят экономический эффект и их применимость определяется инвестиционной обоснованностью использования тех или иных технологических процессов, установок/агрегатов/оборудования, стоимости реагентов и компонентов, соотношения затрат и выгод, стоимости капитала, сроков реализации внедрения НДТ и многих других факторов. Общая экономическая эффективность НДТ определяется финансово-экономическими условиями конкретного предприятия, планово-экономические финансовые службы предприятия проводят самостоятельное технико-экономическое обоснование осуществимости НДТ.

      В соответствии с общепринятыми в мировой практике подходами экономическая оценка эффективности внедрения НДТ может осуществляться различными способами:

      по инвестиционной обоснованности затрат;

      по анализу затрат и выгод;

      по отношению затрат к ряду ключевых показателей предприятия: оборот, операционная прибыль, добавленная стоимость и др. (при доступности соответствующих финансовых данных);

      по затратам к достигаемому экологическому результату и др.

      Каждый из способов экономической оценки отражает результат реализации мероприятий по охране окружающей среды на различные аспекты финансово-экономической деятельности предприятия и может служить источником принятия решения по НДТ. Оператор объекта применяет к экономической оценке НДТ наиболее приемлемый для него, с учетом отраслевой и производственной специфики, способ оценки или их сочетание.

      По результатам общей экономической оценки НДТ могут быть ранжированы, как:

      экономически эффективные, когда техника сокращает расходы, дает экономию денежных средств и/или незначительно влияет на себестоимость продукции;

      экономически эффективные при определенных условиях, когда техника приводит к увеличению затрат, но дополнительные расходы считаются приемлемыми для экономических условий предприятия и находятся в разумной пропорции к полученным экологическим выгодам;

      экономически неэффективные, когда техника приводит к увеличению затрат, а дополнительные расходы не считаются приемлемыми для экономических условий предприятия или несоразмерны полученным экологическим выгодам.

      При выборе между несколькими альтернативными НДТ проводится сравнение соответствующих показателей экономической эффективности для определения наименее затратных.

      В целом переход на принципы НДТ должен быть экономически выгоден предприятию и не должен снижать его экономическую эффективность и ухудшать финансовое состояние в долгосрочной перспективе.

      При экономической оценке НДТ должны быть также приняты во внимание вопросы возможности реализации проектов НДТ в целом по отрасли с учетом сохранения текущего уровня эффективности и рентабельности производства в долго-, средне- и краткосрочной перспективе.

      НДТ может быть признана экономически приемлемой на отраслевом уровне, если возможность ее реализации с учетом общих финансовых затрат и экологических выгод подтверждается в масштабе, достаточном для широкого внедрения в данной отрасли.

      Для НДТ, требующих существенных инвестиционных капитальных вложений, должен быть определен разумный баланс между запросом гражданского общества на реализацию природоохранных мероприятий в целях снижения негативного воздействия на окружающую среду и инвестиционными возможностями оператора объекта. При этом ответственность за доказательство условий, по которым к процессу внедрения НДТ должен быть применен особый режим, несет оператор объекта.

2.3.2 Способы экономической оценки НДТ

      С точки зрения прибыльности и экономичности инвестиции в НДТ оцениваются, как:

      прибыльные – в случае получения дополнительных доходов от их реализации или экономии средств;

      неприбыльные в доходной части, но допустимые с точки зрения текущего или будущего финансового состояния компании;

      неприбыльные и недопустимые по своим финансовым затратам;

      достигающие разумной экологической пользы по сравнению с затратами;

      имеющие необоснованно высокие затраты по сравнению с достигнутым экологическим эффектом.

2.3.2.1. Соотношение затрат и ключевых показателей предприятия

      Для определения целесообразности инвестиций в мероприятия по охране окружающей среды может быть проанализировано соотношение расходов на НДТ и ряда ключевых экономических результатов деятельности предприятия: валовый доход, оборот, операционная прибыль, себестоимость и др. (при доступности данных).

      Для оценки затрат рекомендуется (или можно) применять шкалу справочных значений, полученных по данным анкетирования предприятий ЕС (Голландия) [8], ранжирующих значения на три категории:

      приемлемые затраты – если инвестиции относительно малы по сравнению с ключевыми показателями и можно считать их приемлемыми без дальнейшего обсуждения;

      обсуждаемые – средние затраты, когда затруднительно или невозможно дать четкую оценку целесообразности инвестиций;

      неприемлемые затраты – если инвестиции чрезмерны по отношению к ключевым результатам деятельности предприятия.

      Таблица 2.1. Ориентировочные справочные значения осуществимости инвестиций в охрану окружающей среды [8]

№ п/п

Соотношение затрат к ключевым показателям

Приемлемые

Обсуждаемые

Неприемлемые

1

2

3

4

5

1

Годовые затраты/оборот

< 0,5 %

0,5 – 5 %

> 5 %

2

Годовые затраты/ операционная прибыль

< 10 %

10 – 100 %

> 100 %

3

Годовые затраты/ добавленная стоимость

< 2 %

2 – 50 %

> 50 %

4

Годовые затраты/ общие инвестиционные расходы на НДТ

< 10 %

10 – 100 %

> 100 %

5

Годовые затраты/ годовой доход

< 10 %

10 – 100 %

> 100 %

      Шкала справочных значений позволяет быстро исключить технологии с явно высокими затратами или определить техники, затраты на внедрение которых можно считать осуществимыми без какого-либо дополнительного анализа.

      Вместе с тем, ввиду большого интервала значений внутри категории "обсуждаемые", значительная часть осуществляемых природоохранных инвестиций может попасть в этот диапазон, что делает их слишком неопределенными для однозначного вывода об обоснованности инвестиций.

      В этом случае целесообразность вложений должна оцениваться с учетом дополнительных отраслевых аспектов, таких как период реализации проекта по внедрению НДТ, общий уровень инвестиций в охрану окружающей среды, текущая рыночная и финансовая ситуация и др.

      В целом шкала справочных затрат может рассматриваться как оценочный ориентир, применимый в некоторых случаях оценки НДТ, и использоваться для построения предприятием собственной шкалы значений с учетом своего финансово-экономического состояния, которые могут применяться при рассмотрении вопросов внедрения НДТ.

      Также при наличии данных о годовом объеме производства и доходах от реализации товарной продукции могут быть определены такие важные показатели экономической эффективности, как затраты предприятия на внедрение НДТ по отношению к единице произведенной продукции, то есть объем денежных средств, который предприятие расходует на внедрение НДТ при производстве единицы продукции, а также прирост себестоимости на единицу продукции.

2.3.2.2. Прирост себестоимости на единицу продукции

      Существенным фактором для определения применимости НДТ являются дополнительные затраты, которые несет предприятие при ее внедрении в текущий производственный процесс. Это увеличивает себестоимость продукции и снижает потенциал НДТ с точки зрения ее экономической эффективности.

      Себестоимость производства единицы продукции определяется как отношение общих годовых денежных затрат на производство продукции к годовому физическому объему производства. Процентное соотношение общих годовых затрат на внедрение НДТ и производственной себестоимости выражает прирост затрат на производство с учетом дополнительных расходов предприятия на природоохранные мероприятия.

      Например, европейское исследование на автозаправочных станциях показывает, что технология улавливания паров привела к увеличению себестоимости бензина на 0,1–0,2 евроцента за литр. По сравнению с операционной маржой в 12,0 евроцентов за литр представляется, что увеличение себестоимости приемлемо с точки зрения эффективности.

2.3.2.3.Соотношение затрат и экологического результата

      Для настоящего справочника основным способом экономической оценки НДТ определен анализ расходования денежных средств предприятия на внедрение НДТ и достигаемый экологический результат от ее внедрения в виде снижения/предотвращения эмиссии загрязняющих веществ и/или сокращения отходов. Соотношение данных величин определяет эффективность вложенных средств на единицу массы/объема сокращаемого загрязняющего вещества и/или отходов в годовом исчислении.

Эффективность затрат =

Общие годовые затраты

Годовое сокращение эмиссии

      Под годовыми затратами понимается сумма капитальных (инвестиционных) затрат (расходов) в годовом исчислении (пересчет в годовом исчислении производится с коэффициентом годового пересчета, как функции срока службы оборудования и ставки дисконтирования) и операционных (эксплуатационных) расходов, распределенных по всему сроку службы рассматриваемой техники.

      При расчете годовых затрат применяется формула:

     


      где:

      I0 - общие инвестиционные расходы в год приобретения,

      OС - годовые чистые операционные расходы,

      r - ставка дисконтирования,

      n - ожидаемый срок службы.

      Годовые затраты отражают объем инвестиций на проект внедрения НДТ с учетом временнόй стоимости капитала и сроком службы соответствующего оборудования.

      Для правильного определения годовых затрат на НДТ должна быть применена согласованная ставка дисконтирования с учетом срока службы средозащитного оборудования, а также обеспечена достаточная детализация инвестиционных капитальных вложений и распределение по элементам эксплуатационных затрат.

      Результат соотношения годовых затрат к достигнутому экологическому результату выражает объем денежных средств оператора НДТ в годовом исчислении, который расходуется на уменьшение эмиссии загрязняющего вещества на одну единицу массы/объема.

      Сравнение полученных показателей соотношения затрат к достигнутому экологическому результату по различным техникам-кандидатам позволяет сделать вывод насколько экономически эффективна, с точки зрения денежных затрат предприятия на НДТ, та или иная техника-кандидат и, соответственно, принять решение об ее использовании или отказа от данной НДТ.

      Как правило, перед внедрением НДТ планово-экономические/финансовые службы предприятия проводят технико-экономическое обоснование ее осуществимости. При этом применение НДТ может быть связано с большими затратами и не всегда приносить экономический эффект.

      В качестве ориентировочных может быть приведен приемлемый уровень эффективности затрат мероприятий по сокращению выбросов на практике голландских предприятий [9].

      Таблица 2.2. Ориентировочные справочные затраты на внедрение технологии из расчета на единицу массы загрязняющего вещества

№ п/п

Загрязняющее вещество

Затраты, евро/1 кг снижения выбросов загрязняющих веществ


1

2

3

1

ЛОС

5

2

Пыль

2,5

3

NOX

5

4

SO2

2,5

2.3.3. Платежи и штрафы за негативное воздействие на окружающую среду

      При экономической оценке НДТ может оказаться полезным расчет платежей, подлежащих к выплате за негативное воздействие на окружающую среду в соответствии с налоговым законодательством Республики Казахстан и экологических штрафов, установленных Административным кодексом РК.

      В настоящее время на государственном уровне принимаются меры по стимулированию внедрения НДТ, в частности для предприятий, внедряющих НДТ, устанавливается нулевой коэффициент к ставкам платежей в бюджет, уплачиваемых за негативное воздействие на окружающую среду, и достигаемая экономия средств может стать решающим фактором для принятия решения о внедрении НДТ. Кроме того, с 2025 года в целях активной реализации мер по защите окружающей среды и применения НДТ к действующим ставкам платы за негативное воздействие на окружающую среду предприятиями I категории будет применяться повышающий коэффициент 2 (двукратное увеличение платежей), с 2028 года – коэффициент 4 и с 2031 года – коэффициент 8 [10].

      Кроме ставок платежей, установленных налоговым законодательством на республиканском уровне, местные представительные органы (маслихаты) также имеют право повышать установленные ставки платы (за исключением выбросов загрязняющих веществ от сжигания попутного и/или природного газа в факелах), но не более, чем в 2 раза.

      Порядок и ставки платы за негативное воздействие на окружающую среду на основании соответствующего экологического разрешения регулируются налоговым законодательством Республики Казахстан [11].

      Осуществление эмиссий без экологического разрешения на действующий объект, оказывающий негативное воздействие на окружающую среду, влечет штраф в размере десяти тысяч процентов от соответствующей ставки платы за негативное воздействие на окружающую среду в отношении превышенного количества загрязняющих веществ [12].

2.3.4 Расчет на установке

      Процесс внедрения технологий по снижению содержания загрязняющих веществ, особенно на крупных промышленных предприятиях, часто является составной частью общего процесса модернизации или проведения комплексных мероприятий по повышению эффективности производства.

      Для исключения влияния других инвестиционных и операционных расходов, которые оператор объекта несет в ходе своей обычной производственной деятельности или реализации других инвестиционных проектов, сведения о затратах на первичные и вторичные мероприятия по сокращению негативного воздействия на окружающую среду должны представлять только ту часть затрат, которую предприятие расходует на НДТ.

      В таких условиях для исключения влияния инвестиционных и операционных расходов, которые оператор объекта осуществляет в ходе реализации таких мероприятий, объективными данными, используемыми для определения НДТ, являются данные о расходах на природоохранное мероприятие на установке, то есть направленные исключительно на сокращение и/или предотвращение эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду на данном технологическом этапе или средозащитной установке.

      В расчетах на установке в общую сумму затрат включается:

      стоимость основной технологии/установки/оборудования и других необходимых компонентов, являющихся неотъемлемой частью НДТ;

      стоимость дополнительных и вспомогательных пред/после очистных технологий/установок/оборудования и сооружений;

      стоимость необходимых расходных материалов, сырья и реагентов, без которых применение НДТ невозможно технологически.

      Расчет на установке исключает фактор неопределенности при классификации общих расходов оператора объекта по статьям затрат, а также позволяет сравнить затраты предприятия на альтернативные НДТ по сопоставимым показателям. Такой же принцип используется при расчете выгод НДТ.

      Конкретные примеры расчетов по экономической оценке НДТ для каждой отрасли просчитываются в рамках технико-экономического обоснования (ТЭО).

3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      Настоящий раздел справочника по НДТ содержит описание основных технологических процессов, в числе которых добыча руд открытым и подземным способами, обогащение руд цветных и драгоценных металлов.

      Разработка месторождений руд цветных металлов (включая драгоценные) – это совокупность взаимосвязанных технологических процессов. Разработка месторождений цветных руд ведется в пределах лицензионного участка на основании утвержденного протокола запасов и в соответствии с разработанным и прошедшим государственные экспертизы проектом.

      При разработке месторождений производится вскрытие продуктивных рудных залежей, выемка полезного ископаемого и транспортировка его к местам дальнейшей переработки или полезного использования. В последующих разделах более подробно описываются этапы горнодобывающей деятельности.

     


      Рисунок 3.1. Схема основных технологических процессов горнодобывающего предприятия [3]

3.1. Открытая добыча руд цветных металлов (включая драгоценные)

      Преимуществами открытого способа добычи перед подземным являются возможность обеспечения высокого уровня комплексной механизации и автоматизации горных работ, что обеспечивает высокую производительность труда и меньшие затраты на добычу полезного ископаемого; более безопасные и комфортные условия труда; более полное извлечение полезного ископаемого; меньшие удельные капитальные затраты на строительство горного предприятия.

      К основным недостаткам открытого способа отработки запасов месторождения можно отнести: необходимость выемки из карьера (или перемещения в его контуре) значительных объемов вскрышных пород (объем удаляемых вскрышных пород обычно значительно превышает объем добываемого полезного ископаемого), соблюдения определенной последовательности отработки слоев (выемка нижележащего слоя горных пород можно начинать только с некоторым отставанием во времени от начала выемки вышележащего слоя), временного отчуждения значительных площадей земли, существенное изменение ландшафта, гидрологической ситуации в районе ведения добычных работ. Кроме того, в карьерах значительной глубины создаются трудности в удалении газов и пыли после взрывных работ, что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих и загрязняет окружающую среду.

      Основными процессами открытых горных работ являются (рис. 3.2.): снятие ПСП, производство вскрышных работ, БВР, добыча руды, транспортировка, первичное дробление, складирование отвальных пород.

      При открытой добыче руд основными источниками воздействия на атмосферный воздух являются выбросы пыли при проведении работ по снятию и хранению ПСП, при производстве вскрышных, добычных работ, выбросы пыли и газообразных веществ при БВР и работе горнотранспортного оборудования, а также выбросы пыли при первичном дроблении и складировании отвальных пород.

      Все источники выбросов загрязняющих веществ являются неорганизованными. Основными загрязняющими веществами являются пыль неорганическая, содержащая 70–20 % двуокиси кремния, азота диоксид, азота оксид, углерод (сажа), керосин, сера диоксид, углерод оксид.

      В процессе разработки карьера открытым способом в случае вскрытия водоносного горизонта образуются карьерные сточные воды, а также дождевые (ливневые) и талые сточные воды. Вода расходуется на производственные нужды, либо направляется в пруды-испарители.

     


      Рисунок 3.2. Схема технологического процесса открытых горных работ

      При открытой добыче руд цветных металлов (включая драгоценные) на предприятиях могут использоваться следующие энергетические ресурсы:

      моторное топливо (дизельное топливо);

      электрическая энергия.

      В виду того, что на предприятиях в большей степени не налажен раздельный учет потребляемых энергетических ресурсов по технологическим переделам были рассмотрены укрупненные показатели потребления ТЭР и удельных расходов на производимую продукцию.

      В таблице 3.1 представлены текущие объемы потребления энергетических ресурсов, применяемых при открытой добыче руд цветных металлов (включая драгоценные).

      В качестве удельных расходов потребления ресурсов определено потребление ресурсов на тонну добытой руды.

      Таблица 3.1. Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

№ п/п

Наимено-вание объекта

Потребляемый ресурс

Целевое назначение использования

Годовое потребление, т у.т

Удельное потребление, т у.т./т

1

2

3

4

5

6

1

В1

Электрическая энергия

Вскрыша и добыча

1 339,589

0,00140 – 0,00200

2

В2

86,592

0,00018 – 0,00037

3

В3

554,796

0,00040 – 0,00058

4

В4

312,920

0,00006 – 0,00024

5

С1

25 530,683

0,00040 – 0,00130

6

Е1

3 090,011

0,00066 – 0,00731

7

F1

91,373

0,00028 – 0,00038

8

G1

845,502

0,00010 – 0,00012

9

H2

48,450

0,00001 – 0,00015

10

H3

6,289

0,00002 – 0,00003

11

В2

Моторное топливо

Вскрыша и добыча

3 428,202

0,00358 – 0,00513

12

В3

2 773,735

0,00198 – 0,00292

13

В4

1 581,018

0,00029 – 0,00120

14

Е1

9 984,830

0,00214 – 0,02360

15

Е2

21 721,174


16

F1

301,019

0,00091 – 0,00125

17

F2

5 425,809

0,00018 – 0,00042

18

G1

14 067,320

0 00165 – 0,00191

19

H2

94,383

0,00002 – 0,00029

20

H3

417,006

0,00102 – 0,00179

      Из представленной таблицы видно, что удельный расход электрической энергии на добытую руду открытым способом может варьироваться в пределах от 0,00001 до 0,00731 т у.т. на тонну добытой руды. Такое большое расхождение в удельных расходах связано, в первую очередь, с особенностями учета и распределения потребления энергетических ресурсов на различных предприятиях. Потребление электрической энергии различными предприятиями также сильно зависит от доступа к распределительным сетям энергопередающих предприятий, очень часто расположение рудников находится на значительном расстоянии от электрических сетей энергопередающих организаций и источников электрической и тепловой энергии.

      Удельный расход моторных топлив на добытую открытым способом руду варьируется от 0,00002 до 0,02360 т у.т. на тонну добытой руды. Такое расхождение в удельных расходах на различных предприятиях связано с особенностями рассматриваемых предприятий, а также с используемым оборудованием и техникой в процессе вскрыши и добычи (использование для транспортировки и экскавации карьерного автотранспорта и спецтехники, работающей на моторном топливе).

3.1.1. Снятие ПСП и его складирование

      В соответствии с основными положениями по восстановлению земель предприятия, разрабатывающие месторождения полезных ископаемых открытым способом, а также проводящие другие работы, вызывающие нарушение почвенного покрова (механическое повреждение, загрязнение, затопление), обязаны снимать и транспортировать к месту укладки (или временного хранения) ПСП и наносить его на восстанавливаемые земли или малопродуктивные угодья.

      Горнотехническая рекультивация земель, нарушенных горными работами, начинается со снятия ПСП на всех площадях, отведенных под производственные объекты предприятия. Снятие ПСП с использованием бульдозеров различных моделей является наиболее распространенным. ПСП снимается последовательными заходками, и создается временный почвенный штабель. Погрузка почвы производится экскаваторами или погрузчиками в транспортные средства. Бульдозер работает по следующей схеме: машина срезает и перемещает слой почвы в штабель на расстояние, не превышающее оптимальное расстояние транспортирования, исходя из конструктивных особенностей оборудования, а затем возвращается в исходное положение, и цикл повторяется.

      При наличии автотранспорта его целесообразно использовать для перевозки плодородного грунта. В этом случае снятый бульдозером плодородный слой собирается в штабель с последующей погрузкой в транспорт погрузчиком. Съем ПСП и погрузку его в автотранспорт можно осуществить погрузчиками на гусеничном или пневмоколесном ходу. Погрузчики обладают большой маневренностью, высокой производительностью и применяются на выемочно-погрузочных работах в карьере. По техническим параметрам погрузчик может снимать ПСП и укладывать их в штабель с последующей погрузкой в транспорт. При использовании погрузчиков площадь, отведенная для съема почвы, разрабатывается отдельными участками. Обычно длина участка не превышает 100 м. Складирование ПСП осуществляется во временные отвалы.

      Таблица 3.2. Типы применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование
предприятия/
структурного
подразделения

Оборудование вспомогательных процессов (снятие плодородного слоя, зачистка забоев, подготовка дорог, отвалообразование)

1

2

3

1

B1

Бульдозеры Cat-D9R, автогрейдер Cat-16М, полив автодорог и забоев Cat-773E

2

B2

Бульдозер САТ, автогрейдер Cat-16H, погрузчик Cat-980Н, полив автодорог и забоев БелАЗ

3

B3

Бульдозеры Т-25.01 и ТК25.02, автогрейдеры ДЗ-98 В, полив автодорог и забоев БелАЗ

4

С2

Погрузчик Cat-980Н, гидромолот Hitachi EX1200-6

5

D1

Полив автодорог и забоев БелАЗ -7846А

6

Е1

Бульдозеры САТ D-9R

7

Е2

Бутобой ProfBreaker PB300S

8

Н2

Бульдозеры Шантуй 22, Шантуй 32, автогрейдер ДЗ-98

9

Н3

      Снятие и складирование ПСП осуществляется в соответствии с требованиями действующих правовых актов и национальных стандартов. Временные отвалы ПСП размещаются в основном поперек склонов, что препятствует выносу ПСП ливневыми потоками за пределы участка, смыву и размыву участка складирования. Снятие, транспортировка и складирование ПСП выполняются в период естественного увлажнения почвы, что исключает пыление. В случае длительного хранения производится засев поверхности отвала семенами многолетних трав.

      В результате проведения КТА были получены данные по выбросам пыли, которые приведены в таблице ниже.

      Таблица 3.3. Выбросы пыли в атмосферный воздух (по данным КТА)

№ п/п

Наименование объекта

Валовые выбросы загрязняющих веществ, т

макс

мин

1

2

3

4

1

В3

0,5431

0,54298

2

В8

158,531076

95,357327

3

С1

560,2161

322,457

4

Е1

1725,0935

339,9629

      Из таблицы 3.3 следует, что валовые показатели выбросов загрязняющих веществ при снятии ПСП в процессе открытой добычи варьируются от 0,5431 до 560,2161 т, не превышая максимальные показатели. Данное расхождение в валовых показателях выбросов на различных предприятиях связанно с особенностями рассматриваемых предприятий, а также с используемым оборудованием и техникой в процессе снятия и складирования ПСП.

3.1.2. Вскрытие карьерного поля

      Способ вскрытия определяется рядом признаков, в первую очередь видом вскрывающих выработок. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется посредством сооружения наклонных (капитальных) открытых выработок с поперечным сечением ступенчатой формы или в виде трапеции (траншей) или треугольника (полутраншей) для обеспечения сформированных на уступах грузопотоков транспортными коммуникациями, позволяющими перемещать грузы с рабочих горизонтов до пунктов приема на поверхности или на промежуточных горизонтах. Вскрывающие выработки начинаются с поверхности или уже вскрытого промежуточного рабочего горизонта и заканчиваются на отметке рабочей площадки вскрываемого горизонта.

      Обычно вскрывающие наклонные траншеи существуют в течение всего времени эксплуатации месторождения и служат для перемещения из карьера пустых пород и полезного ископаемого. Поэтому эти траншеи называются капитальными. Траншеи, предназначенные для движения колесных транспортных средств (железнодорожный и автомобильный транспорт), должны быть наклонными. В зависимости от числа уступов (один, группа или все уступы карьера), обслуживаемых траншеями с общей трассой, различают соответственно отдельные, групповые и общие траншеи [13].

     


      Рисунок 3.3. Параметры наклонной траншеи

      На основании КТА в большинстве случаев на предприятиях Казахстана рабочие горизонты карьера вскрыты траншейным способом (капитальными траншеями или полутраншеями). Например, вскрытие месторождения В4 осуществляется наклонными траншеями с общей прямой трассой и выездами на южный борт карьера. Вскрытие горизонта осуществляется въездной траншеей. Достигнув отметки уступа, проводят горизонтальную разрезную траншею, подготавливающую горизонт к очистной выемке. По мере развития горных работ на верхнем горизонте проходят въездную траншею на нижележащий горизонт, при этом проходимая траншея служит продолжением лежащей выше при наличии между частями траншеи горизонтальной площадки.

      Вскрытие с использованием подземных выработок применяется в особых условиях разработки.

3.1.3. Вскрышные работы

      Вскрышные работы – горные работы по удалению покрывающих руду пустых (вскрышных) пород включают процессы подготовки пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, транспортировку и отвалообразование. Вскрышные работы ведутся для создания первоначального фронта добычных работ при строительстве карьеров и в период эксплуатации для сохранения и развития этого фронта. Вскрышные породы, не содержащие полезных компонентов, удаляются во внешние или внутренние отвалы. В случае если вскрышные породы пригодны в строительной сфере (песок, глина, известняк и так далее), они могут направляться на дальнейшею переработку в виде дробления и сортировки или реализовываться сторонним потребителям [14].

      Вскрышные работы подразделяются на горно-капитальные и текущие.

      Горно-капитальные вскрышные работы в основном выполняются на карьере до его ввода в эксплуатацию на пусковую мощность и к ним относятся работы, связанные с удалением вскрышных пород, а также включают возведение первоначальных отвальных насыпей. После ввода в эксплуатацию к горно-капитальным вскрышным работам также будут относиться работы по проходке капитальных траншей и полутраншей, тоннелей, рудоспусков и т. д. При реконструкции и расширении карьера к горно-капитальным вскрышным работам относятся проходка постоянных вскрывающих выработок и удаление пустых пород в объеме, определенном технико-экономическими расчетами.

      Текущие вскрышные работы производятся на предприятии в период его эксплуатации. Это работы по зачистке вскрытых запасов полезных ископаемых, проведению очередных участков разрезных траншей на вскрытых уступах (для увеличения длины фронта работ), удалению покрывающих и вмещающих пустых пород в отвалы [15].

      Таблица 3.4. Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование
предприятия/
структурного
подразделения

Типы выемочных машин на вскрышных и добычных работах

Технические характеристики, определяющие степень воздействия на окружающую среду


1

2

3

4

1

B1

Экскаваторы CAT-5130В, Hitachi EX
1200–6, Volvo EC750D, погрузчик CAT-992G

Массогабаритные размеры
Давление на грунт
Тип, объем и мощность ДВС
Тип используемого топлива
Расход топлива
Угол поворота экскаватора
Объем ковша
Механизм хода (гусеничный или колесный)
Система пылеподавления
Продолжительность рабочего цикл
Гидравлическая система
Потребляемая мощность электродвигателей
Ресурс до капитального ремонта
Показатели по шуму, вибрации

2

B2

Экскаватор САТ-5130В, погрузчик САТ-992G

3

B3

Экскаватор ЭКГ-5А

4

С2

Экскаваторы Hitachi EX3600E-6LD, Hitachi EX5600E-6LD, Hitachi ZX870-5G

5

D1

Экскаваторы ЭКГ-5А, ЭКГ-8И, ЭКГ-10, Hitachi ZX-2500, TEREX RH-40, Hitachi ZX-1200

6

Е1

Бульдозеры САТ D-9R, погрузчики САТ 992К САТ 992G, САТ 966G. экскаваторы Komatsu PC-1250, САТ330, ЭКГ-8И

7

Е2

Экскаваторы ЭКГ-8, ЭКГ-15, Komatsu PC-1250, Komatsu РС-2000, погрузчик Komatsu WA-800

8

Н2

RH30V, Hitachi 1200

9

Н3

RH30V, Hitachi 1200

      Из таблицы видно, что в качестве выемочных машин для разработки месторождений используются экскаваторы типа ЭКГ, ЭШ и гидравлические экскаваторы различных производителей.

      В процессе вскрышных работ выделяется пыль. В сухое время года применяется орошение экскаваторного забоя. В таблице 3.5 представлены объемы выбросов пыли при проведении вскрышных и добычных работ.

      Таблица 3.5. Объемы выбросов пыли при проведении вскрышных работ

№ п/п

Наименование объекта

Валовые выбросы загрязняющих веществ, т

макс

мин

1

2

3

4

1

B1

636,896

616,937588

2

B2

134,59784

75,090035

3

В3

485,7701

485,73998

4

В4

174,01485

168,18285

5

С1

854,711

503,465

6

С2

1185,55429

198,715166

7

E1

661,0265

273,8034

8

D1

276,73

101,42

      Показатели валовых выбросов загрязняющих веществ находятся в пределах от 75,090035 до 1185,55429 тонн, на интенсивность пылевыделения оказывают влияние используемые экскаваторы, площади их ковша, продолжительность работы спецтехники, использование орошения экскаваторного забоя в сухое время года.

3.1.4. Системы разработки

      Способы вскрытия и система вскрывающих выработок органически связаны с применяемой системой разработки и ее параметрами. Иными словами, применение определенной системы разработки, как правило, зависит от способа вскрытия и ограниченного числа технически возможных и экономически целесообразных вариантов системы вскрывающих выработок. На возможности их выбора влияет не только сама система разработки, но и ее параметры: высота и число рабочих уступов, длина фронта их работ, положение рабочей зоны карьера, требуемая интенсивность ведения горных работ и т. д. И наоборот, применение конкретных способов, систем и схем вскрывающих выработок в целом обусловливает определенные требования к выбору системы разработки и ее параметров.

      Под системой открытой разработки месторождения понимается установленный порядок выполнения во времени и пространстве горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ в пределах карьерного поля или его участка. Системы открытой разработки предопределяют тип горнотранспортного оборудования, главные параметры карьера и его основные элементы, а также технико-экономические показатели работы карьера в целом. Правильный выбор системы разработки обеспечивает экономичную и безопасную разработку при рациональном использовании запасов месторождения и охрану окружающей среды [13].

      К элементам системы разработки относят уступы, фронт работ уступа и карьера, рабочую зону карьера, рабочие площадки, транспортные и предохранительные бермы. Параметры элементов системы разработки (высота уступов, ширина рабочих и нерабочих площадок, длина фронта работ, скорость подвигания фронта работ, размеры панелей и заходок, и др.) взаимосвязаны с рабочими параметрами и мощностью комплекса оборудования. Основные показатели системы разработки: скорость подвигания уступов, скорость углубки карьера, производительность с единицы рудного и породного фронтов работ, производительность с 1 м2 рабочей зоны (вскрышной, добычной) [14].

      В теории открытой разработки существует нескольких систем открытой разработки. Наибольшее распространение в странах СНГ получила классификация систем открытой разработки месторождений Н. В. Мельникова, которая основана на способе перемещения пустых пород вскрыши в отвалы и типе применяемого оборудования и состоит из 5 групп [15].

      Таблица 3.6. Классификация систем разработки по Н. В. Мельникову

№ п/п

Класс

Группа

Характерные признаки


1

2

3

4


I. Бестранспортные

А. Простая

Экскаваторы выполняют все операции по разработке: выемку, перевалку пустой породы во внутренние отвалы

1

Б. С кратной перевалкой

2

II. Транспортноотвальные

А. С применением консольных отвалообразователей

Выемочно-погрузочные работы производятся многочерпаковыми экскаваторами; удаление пустых пород во внутренние отвалы - консольными отвалообразователями, или транспортно-отвальными мостами, или башенными экскаваторами


Б. С применением
транспортно-отвальных
мостов


В. С применением башенных экскаваторов

3

III. Специальные


Системы с перевалкой пустых пород кабель-кранами, башенными экскаваторами или с удалением пород средствами гидромеханизации или колесными скреперами

4

IV. Транспортные

А. С перевозкой породы во внутренние отвалы

Все погрузочные работы производятся экскаваторами, а транспортирование - локомотивами или средствами безрельсового транспорта во внешние или во внутренние отвалы


Б. С перевозкой породы на внешние отвалы


В. С перевозкой породы на внешние и во внутренние отвалы

5

V. Комбинированные

А. С сочетанием I и III классов

Толщу вскрышных пород делят по вертикали на две зоны. Верхнюю разрабатывают экскаваторами с погрузкой породы в думпкары или автомашины, с транспортированием на внешние отвалы. Породы нижней зоны переваливают непосредственно в отвал вскрышными экскаваторами, транспортно-отвальными мостами или консольными отвалообразователями

     


      а - бестранспортная; б - транспортно-отвальная; в,г - транспортная (cтрелками показано направление развития горных работ)

      Рисунок 3.4. Системы открытой разработки

      На горнодобывающих предприятиях нашей страны наибольшее распространение получили транспортные системы разработки карьеров, при которых перемещение пород во внутренние (расположенные в выработанном пространстве) или внешние (за границами карьера) отвалы производится железнодорожным, автомобильным, конвейерным и комбинированным транспортом.

3.1.5. Буровзрывные работы

      БВР представляют собой комплекс работ, связанных с подготовкой скального массива пород к экскавации. Ввиду крепости скальных пород их экскавация без предварительного буровзрывного или механического рыхления не может быть произведена: современным канатным, реечным или гидравлическим экскаваторам не хватает усилия на ковше для разрушения скального массива пород. Поэтому для подготовки к экскавации плотных, рыхлых, смерзшихся или скальных горных пород к выемке применяется предварительное рыхление или механическим способом (фрезы, рыхлители), или буровзрывным способом [16].

      Ввиду большой производительности и конструктивных параметров, таких как высота забоя до 15 м, карьеров по добыче цветных руд, механическая подготовка массива нецелесообразна и малоэффективна, а порой и технически невозможна. Развитие БВР в карьерах происходило в зависимости от совершенствования средств взрывания и методов бурения скважин для закладки взрывчатых веществ. Расчет параметров взрывного рыхления базируется на пропорциональной зависимости разрушенного объема определенной горной породы от массы заряда взрывчатого вещества. Свойства массива в этом расчете учитываются через удельный расход взрывчатого вещества, величина которого устанавливается расчетными методами или эмпирически. В настоящее время на всех карьерах используется буровзрывной способ рыхления массива, основанный на методе скважинных зарядов. Взрывчатое вещество закладывается непосредственно в скважины, пробуренные буровыми станками в массиве пород. Только на карьере Е1 покрывающие породы, состоящие из аллювиальных и выветрелых скальных пород, на 80 % грузятся основными экскаваторами без БВР, и на 20 % разрыхляются и подаются бульдозерами для погрузки колесным погрузчикам.

      Горнорудные предприятия определяют для себя оптимальный диаметр бурения, исходя из опыта проведения БВР и научно-исследовательских работ. Зачастую на предприятиях имеются станки с разным диаметром бурения, применяемые в тех или иных условиях и для бурения определенного типа горных пород.

      Для обуривания скальной вскрышной породы и руды с учетом физико-механических свойств пород месторождения производится преимущественно СБШ с диаметром бурения 250 мм, которые получили наибольшее распространение на открытых горных работах при добыче цветных руд. Также применяются дизельные буровые станки производства AtlasCopco, Sandvik.

а



б



      а - СБШ-250МНА32, б - DM75

      Рисунок 3.5. Буровые станки, используемые на карьерах

      Эффективность БВР в значительной мере зависит от правильного выбора ВВ для конкретных горно-геологических условий взрывания. Выбор типа взрывчатого вещества должен производиться с учетом ряда производственных, геологических, гидрогеологических, технических и экономических факторов. Физико-механические свойства горных пород, их минералогический состав и строение определяют крепость и взрываемость горных пород. Чем выше плотность породы, ее твердость и вязкость, тем больше требуется энергии на ее разрушение и перемещение. В условиях конкретного применения взрывчатые вещества выбирают с учетом этих соображений, а также практического опыта горного предприятия и технологичности ВВ в соответствии с принятой схемой механизации взрывных работ.

      Таблица 3.7. Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование
предприятия/
структурного
подразделения

Буровзрывные работы

Технические характеристики, определяющие степень воздействия на окружающую среду


1

2

3

4

1

B1

Буровые станки DML-45LP

Массогабаритные размеры
Давление на грунт
Тип, объем и мощность ДВС
Тип используемого топлива
Расход топлива
Ресурс до капитального ремонта
Показатели по шуму, вибрации
Система пылеподавления
Механизм хода (гусеничный или колесный)
Наличие системы пылеподавления
Гидравлическая система
Ресурс до капитального ремонта

2

B2

Буровые станки DML-45LP

3

B3

Буровые станки Minimatic D07-260, Аxsera 5-14

4

С2

Буровые станки Sandvik D55SP, Sandvik DI550.

5

D1

Буровые станки СБШ-250МН, СМ-659D

6

Е1

Без БВР

7

Е2

Буровые станки AtlasCopco PitViper 275, FlexiROC D50, SmartROC D65, DM и DML, смесительно-зарядная машина типа "TDR 17/13" на шасси IVECO AMTTrakker AD380T42W

8

Н2

Буровые станки SWDE-120, КТ8

9

Н3

Буровые станки SWDE-120, КТ8

      Взрывные работы на карьерах осуществляются на основании типового проекта БВР. Сущность метода скважинных рядов заключается в размещении взрывчатого вещества в наклонных или вертикальных скважинах с забойкой (заполнением) верхней части инертными материалами из песка, буровой мелочи или забоечного материала специального состава. Скважины располагаются в один или несколько рядов параллельно верхней бровке уступа и размещаются друг от друга на расчетном расстоянии по прямоугольной сетке или в шахматном порядке.

      В качестве взрывчатых веществ для взрывания скважин в основном применяются сыпучие гранулированные ВВ (гранулиты) и эмульсионные ВВ (интериты). Взрывание производится методом многорядных зарядов при помощи детонирующего шнура или СИНВ с дублированием сети и применением короткозамедленного способа взрывания. Массовые взрывы на карьерах производят в дневное время суток, чаще всего один раз в неделю. Всего в течение года на карьере осуществляется множество массовых взрывов, частота взрывов меняется в зависимости от производительности карьера и организации работ, подготовки площадок под бурение и блоков под взрывание.

      Таблица 3.8. Взрывчатые вещества, используемые на действующих карьерах по добыче руд цветных металлов в Республике Казахстан (по данным КТА)

№ п/п

Наименование
структурного подразделения

Взрывчатое вещество (ВВ)

Химический состав, %


1

2

3

4

1

B2

Интерит-20 Интерит-40

Гранулированная аммиачная
селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 60-80 % и водомасляная эмульсия 20-40 %

2

B3

3

B4

4

D1

ЭВВ Fortis Extra Игданит

Сенсибилизированное эмульсионное взрывчатое вещество.
Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 95 % и дизельное топливо 5 %

5

E2

Аммонит 6ЖВ

Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) водоустойчивая 79 % и тротил 21 %.

6

G1

Rioxam ST, AL2 %, AL4 %

Пористая аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) дизельное масло и алюминиевый порошок.

7

H2

Гранулит АС-8 Гранулит А6

Гранулированная аммиачная селитра (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 %

8

H3

      Интенсивность пылегазообразования при ведении БВР на карьере зависит от многих факторов, к основным из которых следует отнести физико-механические свойства горных пород и их обводненность, способы бурения взрывных скважин, ассортимент применяемых ВВ, типы используемых забоечных материалов, методы взрывания (на подобранный откос уступа или в зажатой среде), время производства массового взрыва, метеоусловия на момент массового взрыва и др.

      Основными эмиссиями при БВР являются выбросы газообразных веществ (окислы азота, оксид углерода, диоксид серы) и пыли неорганической SiO2 менее 20 %. Крупные частицы продуктов бурения оседают у устья скважины, а мелкие (в том числе и пылевые) уносятся на расстояние до 10–14 м. Пылеподавление и очистка забоя скважин от продуктов разрушения и выноса буровой мелочи осуществляется с помощью воздушно-водяной смеси, так как использование воды при пылеподавлении в технологическом процессе БВР самый эффективный и доступный способ снижения загрязнения атмосферного воздуха. Данный метод позволяет снизить объемы пыли неорганической SiO2 менее 20 % в 5-7 раз [17].

      Мощные выбросы пыли происходят при массовых взрывах и достигают 100–250 тонн. Пылевое облако при массовом взрыве выбрасывается на высоту 150–300 м, в своем развитии оно может достигать высоты 16 км и распространяться по направлению ветра на значительные расстояния (10-14 км) [18]. Гидрообеспыливание для сокращения выделения и рассеивания вредных примесей при взрывных работах осуществляется с помощью водяной забойки (гидрозабойки). Гидрозабойка выполняется с использованием полиэтиленовых емкостей, наполненных водой. Применение гидрозабойки позволяет сократить объемы образующейся пыли в пылегазовом облаке на 20–30 %, а объем образующихся окислов азота уменьшается в 1,5–2 раза.

      В таблице 3.9 представлены объемы выбросов пыли при проведении БВР работ (по данным КТА).

      Таблица 3.9. Объемы выбросов пыли при проведении БВР

№ п/п

Наименование объекта

Валовые выбросы загрязняющих веществ, т

макс

мин

1

2

3

4

1

B2

118,38073

58,98923

2

В4

25,14296

2,9838

3

С1

185,741

31,9258

4

С2

302,182753

193,544584

5

Е1

240,0149

99,9389

6

F1

322,4138

154,3358

7

F2

7,1936

3,974

8

H2

27,1383

27,1383

      В ходе проведенного КТА было оценено общее воздействие крупных предприятий по добыче и обогащению руд цветных металлов, действующих на территории Республики Казахстан. Валовые выбросы пыли от предприятий колеблются в пределах от 2,9838 до 322,4138 тонн. Данное расхождение зависит от физико-механических свойств горных пород и их обводненности, методов взрывания, времени проведения взрыва, метеоусловий на момент массового взрыва, количества и химического состава применяемых взрывных веществ.

3.1.6. Добыча руды

      Добычные работы представляют собой комплекс процессов по извлечению руды из массива горных пород. На открытых карьерах по добыче руд цветных металлов в Казахстане выемка производится отдельными слоями, формируемыми в виде уступов, глубина горных работ достигает 200–300 м, средняя высота уступов 10–15 м, подуступов 5-7,5 м.

      Добыча руды в карьерах осуществляется экскаваторным способом. Основное распространение при добыче руды получили одноковшовые экскаваторы типа ЭКГ с объемами ковша от 5 до 20 м3, гидравлические экскаваторы типа прямая лопата с вместимостью ковша до 30 м3, и в некоторых случаях погрузчики (перечень применяемых типов и моделей экскаваторов приведен в разделе 3.1.2).

      Процесс экскавации руды из массива заключается в срезании стружки режущей кромкой ковша, повороте экскаватора к месту разгрузки, разгрузке ковша и возвращении рабочего органа в забой. Выемка взорванной горной массы крепких пород осуществляется заглублением ковша в развал. Рабочий цикл по добыче экскаватора складывается из операций: черпания, выведения ковша из забоя, поворота его к месту разгрузки, подъема или опускания ковша на уровень разгрузки, возвращения ковша в забой и установки его для черпания.

      Посредством перемещения рукояти с ковшом современные экскаваторы разделяются на канатные и гидравлические. Разгрузка у гидравлического экскаватора осуществляется опрокидыванием или раскрытием ковша. У канатного экскаватора разгрузка осуществляется отрыванием днища ковша над местом разгрузки. Разгрузка руды осуществляется в автосамосвалы или железнодорожные думпкары.

      При разработке забоя с погрузкой горной массы в средства железнодорожного транспорта ось железнодорожного пути располагают на определенном расстоянии максимального радиуса черпания от оси экскаватора. При автомобильном транспорте автосамосвалы могут располагаться сбоку или позади экскаватора в зоне разгрузки ковша с минимальным углом разворота от места черпания. При конвейерном транспорте горная масса загружается экскаватором в бункер-питатель, который располагается сбоку экскаватора или внутри заходки позади экскаватора [16].

3.1.7. Транспортировка

      Для перевозки вскрышных пород, руды и материалов на карьерах используют транспорт непрерывного действия (конвейерный, трубопроводный) и цикличного действия (железнодорожный, автомобильный). При большой производительности карьеров преимущественно применяется железнодорожный транспорт.

      Транспортирование карьерных грузов является наиболее энергоемким производственным процессом на предприятиях по добыче металлических руд. Исходя из существа открытых горных разработок, перевозке подлежат: вскрышные породы, руда и материалы для производства горных работ. Для перевозки карьерных грузов используются почти все известные виды транспорта: непрерывного действия (конвейерный); цикличного действия (железнодорожный, автомобильный). Каждый вид транспорта обладает своей специфичностью, поэтому для эффективного использования в зависимости от горнотехнических условий он может применяться в грузопотоках в единственном виде или в комбинации с другими [19].

      В настоящее время на предприятиях Казахстана вскрышные породы и руда перевозятся автомобильным, реже железнодорожным транспортом и их комбинацией, в меньшей степени используется конвейерный транспорт.

      Основным видом транспорта для перевозки руды и пород вскрыши является автомобильный: большегрузные автосамосвалы БелАЗ, Volvo, Hitachi, Komatsu и CAT, грузоподъемностью от 45 до 91 тонны.

      Таблица 3.10. Общие сведения о типах применяемого оборудования на карьерах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование
предприятия/
структурного
подразделения

Технология отработки, типы транспортных машин на вскрышных и добычных работах

Технические характеристики, определяющие степень воздействия на окружающую среду

1

2

3

4

1

B1

Транспортная, автомобильный автосамосвалы Volvo EC750D

Массогабаритные размеры
Давление на грунт
Тип, объем и мощность ДВС
Тип используемого топлива
Расход топлива
Общий расход материалов, затраченных на рейс
Грузоподъемность
Объем кузова
Высота погрузки
Ресурс до капитального ремонта
Время разгрузки
Показатели по шуму, вибрации
 

2

B2

Транспортная, автомобильный автосамосвалы Cat-777, МоАЗ-75081

3

B3

Транспортная, автомобильный автосамосвалы Cat-777D

4

С2

Транспортная, автомобильный автосамосвалы Cat 785 и Cat 777

5

D1

Транспортная, автомобильный автосамосвалы CAT-777D, CAT-777F, Komatsu
HD 785, Hitachi EH-1700, TEREX TR-60, САТ-773

6

Е1

Транспортная, автомобильный автосамосвалы CAT-777D, CAT-777F

7

Е2

Транспортная, автомобильный автосамосвалы БелАЗ-75139
Komatsu HD785-5, Komatsu HD465

8

Н2

Транспортная, автомобильный автосамосвалы БелАЗ-7547, БелАЗ 7555

9

Н3

Транспортная, автомобильный автосамосвалы БелАЗ-7547, БелАЗ 7555

      Конвейерный транспорт обеспечивает поточность производства горных работ, автоматизацию управления и высокую производительность труда. Сочетание его с выемочно-погрузочной и отвалообразующей техникой позволяет создавать полностью автоматизированные высокопроизводительные комплексы для разработки горных пород.

      По назначению и месторасположению в карьере конвейерный транспорт разделяется на забойный, сборочный, подъемный, магистральный и отвальный. Забойные конвейеры располагают на рабочей площадке уступа. Сборочные конвейеры перемещают вслед за забойными конвейерами параллельно их оси. Подъемные конвейеры располагают в нерабочей или временно нерабочей зоне карьера и предназначены для доставки горной массы из рабочей зоны карьера на поверхность. Магистральные конвейеры располагают на поверхности карьера и предназначены для транспортирования пород вскрыши к отвалам, а полезного ископаемого – на обогатительную фабрику или к складам. Отвальные конвейеры располагают на отвалах и перемещают вслед за отвальным фронтом.

      Железнодорожный транспорт является распространенным транспортом на рудных карьерах благодаря его высокой надежности в любых климатических условиях, высокой производительности и эффективности в эксплуатации. Принцип работы железнодорожного транспорта заключается в перемещении электровозами или тепловозами горных пород в думпкарах из забоев к месту разгрузки. Железнодорожные пути подразделяются на временные и стационарные. К временным относятся пути на рабочих площадках в карьере и на отвале. К стационарным относятся пути в траншеях, на транспортных бермах и на поверхности карьера.

      Наиболее широкое распространение на предприятиях Республики Казахстан имеет автомобильный транспорт благодаря мобильности, высокой эффективности в сложных топографических, геологических и климатических условиях. Наиболее эффективная область применения автомобильного транспорта – карьеры малой и средней производительности, глубокие горизонты крупных карьеров в комбинации с железнодорожным транспортом. Принцип работы автомобильного транспорта заключается в перемещении горной массы из забоев к пунктам приема горной массы по автодороге и ее разгрузке.

а


б


в


      Рисунок 3.6. Транспортировка руды а - железнодорожным, б- автомобильным и в - конвейерным транспортом

      Движение автотранспорта в пределах добычных участков обуславливает выделение пыли. При взаимодействии колес с полотном дороги и в результате сдувания ее с поверхности транспортируемого материала, находящегося в кузове, загрязняющие вещества выделяются при транспортировке ПСП, пустых пород и забалансовых руд в автосамосвалах.

      Автотранспорт при транспортировании горной массы поднимает большое количество пыли. Автомобильные дороги на карьерах, использующих автотранспорт, занимают одно из первых мест в балансе пылевыделения по всем источникам выделения пыли в карьере. На их долю приходится 70–90 % всей выделяемой пыли. Интенсивность выделения пыли карьерных автодорог зависит от состояния дорожного покрытия, скорости движения автотранспорта и климатических условий. Особенно большое пылевыделение на грунтовых дорогах, а также на щебеночно-гравийных, не обработанных специальными составами.

      Сухой способ очистки дорог применяется в районах ограничения применения воды и в холодный период года. Очистка производится легкими или средними бульдозерами, автогрейдерами, универсальными погрузчиками.

      Для борьбы с пылью в теплое время года на автодорогах предусматривается мокрый способ (гидрообеспылевание) – полив проезжей части водой. Наиболее часто для полива автодорог на карьерах используются поливочные машины на базе БелАЗ, КамАЗ. Забор воды на пылеподавление осуществляется из зумпфов-отстойников, находящихся внутри карьера или временного накопителя, расположенного на поверхности.

3.1.8. Первичное дробление и измельчение руды

      Дробление и измельчение выполняют для получения кусков руды, требуемых крупности, гранулометрического состава или степени раскрытия минералов, пригодных для последующих процессов обогащения. По своему назначению процесс дробления может быть подготовительным и самостоятельным. Дробление является первым этапом в процессе измельчения. Условно принято считать, что при дроблении получают частицы крупнее 5 мм, а при измельчении – мельче 5 мм. Размер наиболее крупных зерен, до которого необходимо раздробить или измельчить полезное ископаемое при его подготовке к обогащению, зависит от размера включений основных компонентов, входящих в состав полезного ископаемого, и от технических возможностей оборудования, на котором предполагается проводить следующую операцию переработки раздробленного (измельченного) продукта. В зависимости от крупности исходной руды и крупности дробленого продукта различают три стадии дробления:

      1) крупное – от 1500–300 до 350–100 мм;

      2) среднее – от 350–100 до 100–40 мм;

      3) мелкое – от 100–40 до 30–5 мм.

      Дробление проводят на специальных дробильных установках (дробилках). В зависимости от целей дробления и прочности материала дробления применяют дробилки различного типа (щековые, конусные, барабанные, барабанно-молотковые, валковые, зубчатые, молотковые, роторные) [20].

а

б



      а – щековая дробилка, б – конусная дробилка

      Рисунок 3.7. Принципиальная схема работы дробилки

      Под процессом первичного дробления понимается наличие в карьере или на его борту дробильного комплекса, который служит для первичного дробления руды или вскрышной породы. В рудных карьерах первичное дробление используется для возможности последующей транспортировки дробленого материала конвейерным транспортом или возможности первичного обогащения руды непосредственно в карьере или на его борту. Комплекс первичного дробления состоит из приемных бункеров, принимающих руду или породу от автосамосвалов, под приемными бункерами располагаются дробилки крупного дробления (конусные, реже щековые), позволяющие дробить руду или породу крупностью до 1500 мм. На выходе с дробильных установок крупность руды не превышает 300–400 мм, что позволяет производить ее дальнейшую транспортировку конвейерным транспортом.

      Процесс дробления является энергоемким и дорогостоящим, поэтому рекомендуется соблюдать принцип "не дробить ничего лишнего", применяя предварительное или контрольное грохочение.

      Для осуществления этого принципа после дробилок первой стадии могут располагаться грохоты или дробилки второй стадии, обеспечивающие дробление руды до крупности 150–200 мм, что позволяет транспортировать ее крутонаклонными конвейерами.

      В зависимости от сочетания операций дробления и грохочения схема рудоподготовки бывает открытая и замкнутая. При дроблении в открытом цикле каждый кусок руды проходит через дробилку данной стадии только один раз (рис. 3.8). При дроблении в замкнутом цикле наиболее крупные и чаще труднодробимые куски руды выделяются из дробленого продукта на грохоте (контрольное грохочение) и возвращаются на додрабливание в ту же дробилку.

а


б


      Рисунок 3.8. Схемы одностадиального дробления

      в а - открытом цикле и б - закрытом цикле

      Первичное дробление используется при комбинированном автомобильно-конвейерном транспорте и является частью конвейерного комплекса. Руду или породу из забоя доставляют автомобильным транспортом до дробилки и после нее транспортируют подъемным конвейером на борт карьера и дальше магистральным конвейером на отвал, руду – обогатительную фабрику.

      Таблица 3.11. Подземные дробильные комплексы первичного дробления руды на горнодобывающих предприятиях Республики Казахстан

№ п/п

Предприятие

Дробление

1

2

3

1

B5

Участковые передвижные конусные дробилки Nordberg

2

B7

Участковые передвижные конусные дробилки Nordberg NW 100 UGS/N 75610", расположенные под рудоспусками

3

B8

Передвижные щековые дробилки NW-120

4

B9

Щековая дробилка С-110

5

B10

Щековая дробилка С-110

6

D1

Щековая дробилка С-125В

3.1.9. Обращение со вскрышными породами

      Отвалообразование и складирование являются заключительными технологическими процессами в разработке горных пород на карьерах. Насыпь пустых пород называется породным отвалом, насыпи пород плодородного слоя, некондиционных руд и полезного ископаемого – складами или спецотвалами.

      Породные отвалы обустраивают до начала производственных работ и различают по месторасположению относительно контура карьера, числу ярусов отсыпки и средствам механизации отвальных работ, которые гарантируют безопасное с точки зрения здоровья и окружающей среды складирование производственных отходов. При разработке горизонтальных и пологих месторождений отвалы располагают в выработанном пространстве внутри контура карьера. Эти отвалы называются внутренними. При разработке наклонных и крутых месторождений отвалы располагают на поверхности за контуром карьера, поэтому они называются внешними. Отвалы отсыпают в один или несколько ярусов. Высота яруса определяется устойчивостью, которая зависит от свойств складируемых пород, рельефа поверхности, гидрогеологических, климатических условий и технологии отвалообразования.

     


      Рисунок 3.9. Внешний вид отвала вскрышных пород

      Отвалообразование мягких горных пород при конвейерном транспорте производится транспортно-отвальными мостами, консольными отвалообразователями, железнодорожном транспорте – драглайнами, автомобильном транспорте – бульдозерами. При бульдозерном отвалообразовании на горнорудных предприятиях Казахстана применяются тяжелые бульдозеры на гусеничном ходу Cat, Hitachi (класса тяги 25–45 тс) и колесном ходу типа ТК.

      Не отвечающие в настоящее время требованиям кондиций или потребителей, руды укладываются в отдельные отвалы. Технология отвалообразования и комплексная механизация аналогичны отвалообразованию пустых пород. Аналогично складируются попутные полезные ископаемые, не используемые в данный момент потребителем.

      Образующиеся отходы вскрышных и вмещающих пород, буровые шламы и другое размещаются на территории предприятия и могут быть источником загрязнения почвенного и растительного покрова, поверхностных водных объектов и грунтовых вод.

      Серьезной проблемой всех горно-обогатительных предприятий, имеющих намывные хвостохранилища и шламохранилища, является наличие отработанных сухих пляжей, на которых при скорости ветра более 5 м/с начинается интенсивное пыление.

      В настоящее время закрепление сухих пылящих пляжей осуществляется с применением химических и биологических методов. Химическое закрепление заключается в обработке поверхности закрепляющими растворами: например, реагентом Dustbint, бишофит, хлористый кальций. Недостатком этого метода являются сезонность его применения (закрепление возможно только при температуре + 4 °C и выше) и неустойчивость при скорости ветра более 15 – 20 м/с.

      Биологическое закрепление пляжей осуществляется путем посева определенных растений, корневая система которых препятствует пылению.

      Образующиеся отходы от вспомогательного производства передаются на утилизацию сторонним организациям, либо размещается на полигоне. Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы, складируются в отвалы.

      Выбросы пыли в атмосферу происходят при формировании отвала и при сдувании твердых частиц с поверхности отвала. Выделение пыли при формировании отвала зависят от типа используемого оборудования, объема и влажности одновременно перегружаемого материала, высоты пересыпа, климатических особенностей местности и эффективности применяемых средств пылеподавления.

      Таблица 3.12. Отходы при открытой добыче цветных руд (по данным КТА)

№ п/п

Наименование отхода

Объем образования отходов, т/год

Использовано отходов, тыс. т/год

Объем размещения отходов тыс. т/год

Размещение/складирование (варианты указаны ниже, могут быть дополнены)

макс.

мин.

макс.

мин.

макс.

мин.


1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Добыча цветных руд открытым способом

1.1

В1

1.1.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

5235786,954

2474803,125

2474803,125

1755191,637

3401928,911

719611,488

Вскрышная порода размещается на отвалах, при проведении вскрышных пород

1.2

В2

1.2.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

12275480

12141080

134400

13400

12141080

12141080

Породный отвал

1.2.2

Вспомогательные процессы

61,737

35,576

0

0

0

0

Передаются спец предприятиям

1.3

В3

1.3.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

17958050

6839874

0

0

17958050

6839874

Породный отвал

1.4

С1

1.4.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

3263242

491175

0

0

0

0

Породный отвал

1.4.2

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

1421326,4

105604,8

12042,056

11544,2

1409284,344

94060,6

размещается на породном отвале

1.5

C2

1.5.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

11206100

5422600

0

0

11206100

5422600

Породный отвал

1.6

D1

1.6.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

9294048

2286200

408818

204800

9185230

2081400

на собственном предприятии

1.6.2

Вспомогательные работы

3175,434

1975,433

0,98

0,81

0

0

передаются специализированным
предприятиям

1.6.3

Золошлак

1049,52

891,044





передаются специализированным предприятиям

1.7

E1

1.7.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

28818867

7330412



27890795

3075645

Породный отвал

1.8

F1

1.8.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

1755321

1028015

900000

377944

855321

516431

В отвал вскрышных пород

1.9

F2

1.9.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

17084650

10000000

1900000

500000

15184650

9500000

Размещается на отвал вскрышных пород

1.10

G2

1.10.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

24325843

17517072

6488574

2563201

17837269

14953871

Отвалы

1.10.2

Вспомогательные процессы

530,52

375,79

0

0

530,52

375,79

Передаются спец предприятиям

1.11

H3

1.11.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

3717438

6815

2637518

195875

10675260

3509470


1.11.2

Вспомогательные процессы

44,508

43,68

0

0

0

0


1.12

H2

1.12.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

125173

21699

39960

4207

125173

21699

Породные отвалы шахт

1.12.2

Вспомогательные процессы

60,784

48,36

0

0

0

0


      В таблице 3.12 представлены данные по отходам производства при открытой добыче. Выбросы пыли в атмосферу происходят при формировании отвала и при сдувании твердых частиц с поверхности отвала. Показатели выделения пыли при формировании отвала зависят от типа используемого оборудования, объема и влажности одновременно перегружаемого материала, высоты пересыпа, климатических особенностей местности и эффективности применяемых средств пылеподавления.

3.1.10. Карьерный водоотлив

      Система осушения карьера представляет собой комплекс мер, направленных на удаление из карьерного пространства поступающих подземных вод, атмосферных осадков и инфильтрационных вод (технологические воды) [21].

     


      Рисунок 3.10. Традиционная схема циркуляции воды

      При открытой разработке карьерный водоотлив включает в себя устройства для регулирования внутрикарьерного стока, водосборники, карьерные насосные станции с водоотливными установками и с нагнетательными трубопроводами.

      Устройства для регулирования внутрикарьерного стока включают пригрузки для предотвращения деформаций рыхлых пород на участках просачивания подземных вод на откосах, систему нагорных и водоотводных канав или труб для сбора воды на всех уступах и в выработанном пространстве, и отвода воды вначале к участковым, а затем к главным водосборникам.

      В зависимости от местоположения главных водосборников карьерный водоотлив разделяется на открытый, подземный и комбинированный, включающий элементы открытого и подземного.

      При открытом водоотливе водосборники с насосными станциями располагают на самых низких отметках карьера. Насосные станции сооружают у водосборников и оборудуют водоотливными установками, производительность которых должна обеспечивать откачку максимального суточного притока воды, дополнительно предусматриваются резервные насосы. В районах, где притоки ливневых вод могут в несколько раз превышать нормальные, насосы главных водоотливов выполняют плавучими. При открытом водоотливе на обводненных карьерах применяют в основном высокопроизводительные низконапорные насосы. Нагнетательные трубопроводы прокладываются на нерабочих бортах карьеров. В зимнее время водоотливные установки, нагнетательные трубопроводы, а также водоотводные канавы защищаются от промерзания.

      При подземном водоотливе в карьере вода перекачивается или отводится в специальные дренажно-водоотводные выработки (штреки), пройденные с уклоном в сторону водосборника с насосной камерой, откуда она откачивается насосами на поверхность через водоотливные стволы или скважины в поверхностные водотоки или водоемы. При этом используются в основном те же насосы, что и при шахтном водоотливе.

      Карьерные воды могут использоваться предприятием для подпитки системы оборотного водоснабжения.

      Качественный состав воды карьерного водоотлива исследуется в ходе проведения аналитического контроля над сбросами сточных вод и оценке их влияния на природные воды.

      К примеру, водоотлив на объектах В1 осуществлялся с помощью насосных агрегатов ЦНС 60–198 и ЦНС 180–170, расположенных на салазках. Отвод карьерных вод осуществлялся в совместный с другими карьерами пруд-испаритель, расположенный южнее карьера, на расстоянии 1 км. Площадь зеркала пруда-испарителя – 144 800 м3. Объем – 348 375 м3.

      На объекте В2 в процессе эксплуатации карьера открытым способом образуются карьерные сточные воды, а также дождевые (ливневые) и талые сточные воды. Вода расходуется на производственные нужды (полив отвалов, автодорог, гидрозабойка скважин для проведения взрывных работ). На полив отвалов и автодорог используются карьерные воды, на гидрозабойку скважин для проведения взрывных работ – дождевые и карьерные воды. Для откачки воды с карьера применяется передвижная насосная станция, которая состоит из двух насосных агрегатов ЦНСА 60–175 на салазках. Откачка карьерной воды происходит в зумпф на дне карьера. Из зумпфа часть карьерных вод используется на пылеподавление. Далее оставшаяся часть карьерных вод отводится на поверхность в существующий пруд-испаритель по существующему стальному коллектору. Для учета расхода сбрасываемых карьерных вод предусмотрен счетчик ЛЛТ-100Х на горизонтальном участке трубопровода на верхней площадке карьера. Для отвода и сбора дождевых (ливневых) и талых вод с площадок породного отвала предусмотрено устройство емкостей с противофильтрационным экраном из полиэтиленовой пленки (для защиты от проникновения в почву и грунтовые воды загрязняющих веществ и обеспечения водонепроницаемости емкостей). После отстаивания в емкостях дождевые и талые воды полностью используются на полив карьерных дорог и отвалов. Неиспользуемые на производственные нужды карьерные воды подаются в пруд-испаритель без предварительной очистки.

      На месторождении В3 в процессе эксплуатации рудника открытым способом образуются хозяйственно-бытовые и карьерные сточные воды, которые отводятся через систему хозяйственно-бытовой канализации и через систему производственной канализации. На производственном объекте присутствует водооборотная система пункта мойки машин. На производственные нужды (бурение скважин, полив отвалов, дорог) используются карьерные воды. Водоотлив предусматривается по одноступенчатой схеме, т. е. вода из карьера по трубам подается на поверхность. Далее отводится в пруд-испаритель по существующей схеме. Технологическая схема отвода карьерной воды включает следующие этапы: карьерная вода забирается с зумпфа насосом ЦСН 180–297 и подается по трубопроводу на поверхность и далее вода разбирается на производственные нужды на пылеподавление карьерных (внутренних), наружных внутриплощадочных дорог и отвалов; оставшаяся часть карьерной воды по системе трубопроводов аналогично подается на поверхность до водоотводного канала насосом ЦСН 180. Водоотводной канал имеет противофильтрационный слой из глины, где карьерные сточные воды самотеком транспортируются в пруд-испаритель. Отведение оставшейся части карьерной воды в пруд-испаритель осуществляется по имеющемуся на месторождении выпуску № 3. Для учета расхода сбрасываемых карьерных вод предусмотрен расходомер "Magphant" N=2,5 Вт. Расходомер устанавливается в колодце из сборных железобетонных элементов. Пруд-испаритель расположен в пониженной части рельефа в районе карьера В3 в естественном природном котловане (низине), образованной путем ограждения по периметру дамбой. Не используемые на производственные нужды карьерные воды подаются в пруд-испаритель без очистки.

      Таблица 3.13. Валовые сбросы основных загрязняющих веществ при добыче руд цветных металлов

№ п/п

Наименование вещества

Концентрация ЗВ, мг/дм3

Сброс ЗВ, т/год

макс.

мин.

макс.

мин.


1

2

3

4

5

6

1

Добыча руд цветных металлов

1.1

В3


Аммиак (по азоту)

0,2625

0,115

0,0065

0,00284


БПК5

3,7258

3,62

0,0927

0,04204


Взвешенные вещества

54,4309

51,4

2,2471

0,703218


Медь

0,6058

0,541

0,0228

0,00735


нефтепродукты

0,1464

0,113

0,0062

0,001537


Нитраты (по NO3)

51,5

47,97

1,8362

0,638685


Нитриты (по NO3);

3,1533

2,949

0,1195

0,039618


СПАВ

0,1096

0,1053

0,0027

0,001312


Сульфаты (по SO4)

388,2417

371,97

16,523

5,223472


Фосфаты

1,3675

0,441

0,034

0,008172


Хлорид (по Cl)

290,8167

283,77

11,7289

3,823739


Цинк

3,8613

3,5

0,1542

0,048347

1.2

D1

1.2.1

Азот аммонийный

1,27

1,2

0,2986

0,24752

1.2.2

БПК полное

4,1

3,91

0,94944

0,7006

1.2.3

Взвешенные вещества

10,2

5,4

0,92084

0,66268

1.2.4

нефтепродукты

0,037

0,03

0,005

0,002

1.2.5

Нитраты (по NO3)

0,28

0,18

6,11277

5,41724

1.2.6

Нитриты (по NO3);

0,005

0,003

0,4499

0,3323

1.2.7

СПАВ

0,19

0,15

0,04392

0,04344

1.2.8

Сульфаты (по SO4)

145

96

69,50052

49,231

1.2.9

Хлорид (по Cl)

280

245

101,1158

57,28636

1.3

E1

Алюминий

0,0002

0,0001

0,000454

0,000141


Аммиак (по азоту)

0,005

0,002

0,007474

0,004577


Бор

0,0006

0,0002

0,001373

0,000454


Взвешенные вещества

0,059

0,024

0,135007

0,054


нефтепродукты

0,0003

0

0,00069

0,00001


Нитраты (по NO3)

0,071

0,047

0,162466

0,106653


Нитриты (по NO3);

0,0026

0,0002

0,005949

0,000474


Сульфаты (по SO4)

0,36

0,289

0,846325

0,701189


Железо общее

0,0005

0,0003

0,001157

0,000681


Марганец

0,0003

0,0001

0,000709

0,000159


Медь

0

0

0,00007

0,00005


Полифосфаты (PO4)

0,0004

0,0001

0,000996

0,00027


Свинец

0

0

0,00005

0,00002


Хлорид (по Cl)

0,495

0,39

1,132684

0,884996


ХПК

0,039

0,024

0,09194

0,054461

1.4

F2

Азот аммонийный

2,17

0,7513

0,019

0,00573


Взвешенные вещества

188

161,6879

1,65

1,16


нефтепродукты

0,05

0,0086

0,0004

0,00006


Сульфаты (по SO4)

751

652

5,5454

5,28542


Железо общее

0,084

0,081

0,0007

0,00058


Кадмий

0,0003

0

0,000003

0


Кобальт

0,018

0,001

0,0002

0,00001


Марганец

0,097

0,0854

0,0008

0,00065


Медь

0,055

0,0095

0,0005

0,000029


Мышьяк

0,293

0,089

0,0026

0,00009


Никель

0,029

0,0216

0,0003

0,00016


Свинец

0,013

0,0097

0,0001

0,00003


Фториды

0,16

0,1598

0,0014

0,0011


Хлорид (по Cl)

389

296

2,8567

2,3391


Цианиды

0,007

0,001

0,000084

0,00001


Цинк

0,3

0,0549

0,0026

0,00047

1.5

H2

БПК5

13,65

7,167

11,635

4,093


Взвешенные вещества

1595,55

196,8

1142,979

151,44


Калий О-(2-метилпропил) дитиокарбонат

134,59

110,65

111,514

71,206


Кальций фосфат (2:1) (по PO4)

855,7

402,5

705,21

358,516


Магний хлорат

800

146,5

684,098

124,108


Медь

1,22

0,011

1,225

0,0057


Молибден

0,43

0,204

0,423

0,0747


Мышьяк

2,266

0,016

2,122

0,0082


Натрий

1077,97

389,41

898,962

389,081


Нитраты (по NO3)

105

32,716

87,047

18,5538


Сульфаты (по SO4)

2765,2

1343,953

1573,6

1131,469


Железо общее

30,235

0,061

28,177

12,602


Фториды

2,68

1,743

2,573

0,5298


Хлорид (по Cl)

2566,244

1588,6

2172,601

1094,899


ХПК

30

28,1

39,4

24,6


Цинк

5,34

0,537

5,2285

0,238

      Данные по концентрациям, валовым сбросам наиболее характерных загрязняющих веществ по предприятиям приведены в таблице 3.13. Показатели сбросов зависят от притока карьерных вод и их качественного состава.

      Виды и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах зависят от состава сырья и применяемых технологических реагентов.

      Загрязняющие вещества в рудничных водах: хлориды, сульфаты, железо – связаны с высокой минерализацией дренажных палеозойских вод в карьерах. Следует отметить, что высокие концентрации хлоридов и сульфатов характерны так же и для поверхностных вод Северного Казахстана, что не связано с производственной деятельностью предприятий, а является природным фактором.

3.2. Подземная добыча руд цветных металлов (включая драгоценные)

      Подземная разработка месторождений руд цветных металлов различных форм, мощности, углов падения, на разных глубинах осуществляется с использованием подземных горных выработок под толщей перекрывающих пород.

      Подземная разработка месторождений состоит из трех стадий: вскрытие, подготовка и очистная выемка, которые выполняются последовательно или совмещенно во времени и пространстве с целью обеспечения производства достаточными запасами вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов полезного ископаемого. Планомерная и эффективная разработка месторождения возможна при условии строгой увязки во времени и пространстве вскрытия, подготовки и очистной выемки, и при обеспеченности рудника достаточными запасами вскрытого, подготовленного и готового к выемке полезного ископаемого.

      Подземная разработка месторождений руд цветных металлов влияет на атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, геологическую среду, отчуждение земель. Масштабы и значение этих воздействий на окружающую среду зависят от размера и интенсивности горнодобывающей деятельности в сочетании с топографией и климатическими условиями района, особенностями залегания месторождения, методами добычи, сельскохозяйственной деятельностью в регионе, наличием лесных заповедников и т. д [22].

      Интенсивное пыле- и газообразование происходит во время следующих процессов: бурение шпуров и скважин, взрывание и погрузка взорванной горной массы, транспортировка, погрузка и перегрузка сырой руды и породы, грохочение, дробление, работа проходческих, добычных и прочих машин и механизмов. Однако, подвергаясь процессу пылеподавления и гидрообеспыливания и проходя по горным выработкам, запыленный воздух почти полностью самоочищается. Исходящий воздух может иметь потенциальные выбросы твердых частиц, окиси углерода, оксидов азота и ЛОС. Общие методы для сведения к минимуму выбросов твердых частиц включают: использование туманообразователей, орошение горной массы, распыление воды для поддержания достаточного увлажнения; использование экологически приемлемых химических аэрозолей для стабилизации поверхностей. В процессе отвалообразования рекомендованы: рекультивация участков, которые не будут нарушены в будущем; покрытие самосвалов или железнодорожных вагонов для сведения к минимуму выбросов во время транспортировки материала; установление ограничения скорости на грунтовых поверхностях, чтобы свести к минимуму выбросы пыли при движении транспортных средств, учитывая местные погодные условия.

      Основной фактор воздействия на водную среду – сброс шахтных вод, загрязненных взвешенными частицами и растворенными химическими веществами, и естественный сток с породных и рудных отвалов, где возможно бесконтрольное распространение инфильтрующихся вод. Кроме того, в подземных условиях загрязняются дренируемые грунтовые воды, а при откачке шахтной воды образуются депрессионные воронки, радиус которых может достигать десятков километров.

      Шахтный откачиваемый объем довольно стабильный. Количество воды обычно не меняется, но возможны сезонные всплески в период обильных осадков и снеготаяния. Вода может содержать остатки взрывчатых веществ, твердых частиц, растворимые соединения металлов и может иметь низкий pH. Потенциально не исключено присутствие нефтепродуктов, обезжиривающих и моющих средств и других вредных веществ, которые могут повлиять на качество воды и водные экосистемы. Все предприятия с подземной добычей цветных руд обязаны осуществлять очистку шахтных и сточных вод. Следовательно, устройство оборотных систем водоснабжения, ликвидация отвалов, сокращение поступления примесей в сточные воды путем совершенствования технологических процессов являются первоочередными задачами комплекса мероприятий, предупреждающих загрязнение водотоков и водоемов сточными водами.

      Горный и земельный отвод с поверхностным комплексом зданий и сооружений, отвалы, очистные сооружения и прочее занимают значительные территории, которые используются продолжительное время. Подземная добыча вследствие извлечения руды и вмещающих пород сопровождается плавным или интенсивным (редко) сдвижением горного массива. В большинстве случаев эти процессы являются причиной деформации участков земной поверхности. На таких участках образуются воронки обрушения, происходят оползни, обвалы. Однако добыча руды подземным способом требует существенно меньшего отчуждения земель и не вызывает столь значительных нарушений и изменений инфраструктуры и ландшафтов, как открытые горные работы. Кроме того, объемы размещаемых на постоянное хранение пустых пород можно уменьшить, используя для заполнения подземных пустот рудника и воронок обрушения на поверхности. Маркшейдерскими службами каждого предприятия в обязательном порядке производится контроль образования подземного выработанного пространства, а также совместно с экологическими и специализированными подразделениями и организациями осуществляется мониторинг влияния его на окружающую среду.

      При подземной добыче руд цветных металлов (включая драгоценные) на предприятиях могут использоваться следующие энергетические ресурсы:

      моторное топливо (дизельное топливо);

      электрическая энергия;

      тепловая энергия.

      В виду того, что на предприятиях в большей степени не налажен раздельный учет потребляемых энергетических ресурсов по технологическим переделам, были рассмотрены укрупненные показатели потребления ТЭР и удельных расходов на производимую продукцию.

      В таблице 3.14 представлены текущие объемы потребления энергетических ресурсов, применяемых при подземной добыче руд цветных металлов.

      В качестве удельных расходов потребления ресурсов определено потребление ресурсов на тонну добытой руды.

      Таблица 3.14. Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

№ п/п

Наименование объекта

Потребляемый ресурс

Целевое назначение использования

Годовое потребление, т у.т

Удельное потребление, т у.т./т


1

2

3

4

5

4


B5

Электрическая энергия

Добыча

15 103,369

0,00293 – 0,00465


B6

10 433,569

0,00118 – 0,00208


B7

10 549,650

0,00176 – 0,00205


B8

312,920

0,00020 – 0,00021


B9

102,665

0,00003 – 0,00003


B10

6 683,290

0,00167 – 0,00190


B11

97,774

0,00016 – 0,00062


B12

1 697,951

0,00100 – 0,00104


B13

1 697,951

0,00261 – 0,00302


D2

2 063,152

0,00088 – 0,00105


D3 – D5

1 515,729

0,00051 – 0,00054


F1

2 564,270

0,00436 – 0,00636


H1

1 482,839

0,00429 – 0,00635


H2

1 299,852

0,00485 – 0,00743


H3

804,752

0,00321 – 0,00619


B7

Моторное топливо

Добыча

47 605,714

0,00793 – 0,00923


B9

102,665

0,00003


B10

1 717,669

0,00043 – 0,00049


B11

423,765

0,00071 – 0,00270


B12

2 106,642

0,00124 – 0,00129


B13

933,293

0,00144 – 0,00166


D2

1 527,234

0,00065 – 0,00077


F1

224,776

0,00038 – 0,00056


H1

343,743

0,00100 – 0,00147


H2

926,157

0,00346 – 0,00530


H3

95,725

0,00038 – 0,00074

      Из представленной таблицы видно, что удельный расход электрической энергии на добытую подземным способом руду может варьироваться в пределах от 0,00003 до 0,00743 т у.т. на тонну добытой подземным способом руды. Такое большое расхождение в удельных расходах связанно в первую очередь с особенностями разрабатываемых месторождений, глубиной их разработки и применяемой техники при разработке месторождения. Также на удельный расход электрической энергии могут оказывать влияние особенности учета и потребления энергетических ресурсов на различных предприятиях.

      Удельный расход моторных топлив на добытую подземным способом руду варьируется от 0,00003 до 0,00923 т у.т. на тонну добытой руды. Такое расхождение в удельных расходах на различных предприятиях связано с использованием для транспортировки автотранспорта и спецтехники, работающими на моторном топливе.

3.2.1. Вскрышные работы

      Вскрытие заключается в проведении горных выработок, открывающих доступ с поверхности к рудному телу и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.

      Вскрывающие выработки – это выработки, предназначенные для вскрытия шахтного поля, на первых и всех последующих откаточных и вентиляционных горизонтах. Проведение вскрывающих выработок называется горно-капитальными работами, а сами выработки – капитальными. К вскрывающим выработкам относятся: вертикальные и наклонные стволы, штольни, квершлаги, околоствольные дворы, капитальные рудоспуски и породоспуски, шурфы, автомобильные съезды и уклоны, обслуживающие основные горизонты и т. д.

      Вскрывающие выработки по расположению относительно земной поверхности подразделяются на 2 группы [23]:

      основные - имеющие непосредственный выход на земную поверхность;

      подземные - не имеющие непосредственного выхода на поверхность.

      По выполняемым функциям вскрывающие выработки подразделяются на:

      главные – служащие для транспортировки и подъема руды;

      вспомогательные – все остальные выработки.

      К основным главным вскрывающим выработкам относятся: вертикальные и наклонные шахтные стволы, штольни, автомобильные съезды, выполняющие основные функции по подъему или транспортировке полезного ископаемого, а к основным вспомогательным – вертикальные и наклонные стволы, штольни, предназначенные для вентиляции, передвижения людей, доставке материалов и т. д. К подземным главным вскрывающим выработкам относятся слепые вертикальные и наклонные стволы, этажные квершлаги, автомобильные съезды и транспортные уклоны, служащие для транспортирования и подъема руды.

      Главные вскрывающие выработки служат для транспортирования руды (сырой) и пустой породы на поверхность, вентиляции, перемещения людей, доставки материалов и оборудования. Данные выработки проходят по месторождению, по пустым породам со стороны лежачего либо висячего бока или с флангов, по пустым породам и руде, пересекая рудное тело.

      К подземным вспомогательным вскрывающим выработкам относятся: околоствольные выработки (околоствольные дворы, насосные камеры, водосборники, камеры электроподстанций, обгонные и соединительные выработки), подземные бункера, дозаторные камеры и камеры дробильных установок, капитальные рудоспуски и породоспуски, камерные выработки специального назначения (камеры подъемных машин, электровозное депо, ремонтные и заправочные пункты, склады любого назначения, камеры ожидания, медпункты и т.д.), специальные закладочные, вентиляционные, дренажные и водоотливные выработки, уклоны по доставке самоходного и другого оборудования с основного горизонта на подэтажные горизонты, все выработки концентрационного горизонта. Вспомогательные выработки служат для вентиляции, доставки оборудования, а также в качестве дополнительного выхода на поверхность и других целей.

      Форма, размеры, способы проведения, крепления вскрывающих выработок зависят от срока их службы, оптимальной работы транспорта, безопасности передвижения людей, доставки материалов и оборудования, а также пропуска необходимого количества воздуха [16].

      В зависимости от места расположения главных вскрывающих выработок способы вскрытия месторождения разделяют на простые и комбинированные. Существует достаточное разнообразие простых и комбинированных способов вскрытия (таблица 3.15).

      К простым способам относятся вскрытия: вертикальным шахтным стволом по рудному телу, по породам лежачего бока, по породам висячего бока; наклонным шахтным стволом по породам лежачего бока и на флангах месторождения; вскрытие штольней по рудному телу, по породам лежачего бока, по породам висячего бока. Сущность простых способов вскрытия состоит в том, что вскрытие месторождения производится главной вскрывающей выработкой на всю глубину разработки.

      Комбинированные способы сочетают два или более способа вскрытия, например, вертикальный шахтный ствол с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол, вертикальный шахтный ствол с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол, штольня с переходом в вертикальный слепой ствол, штольня с переходом в слепой наклонный ствол. Сущность комбинированных способов вскрытия заключается в том, что верхнюю часть месторождения вскрывают одной главной выработкой, а нижнюю – другой с выдачей руды на поверхность последовательно по обеим главным выработкам [23].

      Таблица 3.15. Классификация способов вскрытия рудных месторождений

№ п/п

Способ вскрытия

Группа способа вскрытия

Схема вскрытия


1

2

3

4

1

Простой

Вертикальным
стволом

Вертикальным стволом, расположенным в лежачем боку залежи

Вертикальным стволом, расположенным в висячем боку залежи

Вертикальным стволом, пересекающим залежь

Вертикальным стволом с концентрационными горизонтами

Наклонным
стволом

Наклонным конвейерным стволом, расположенным в лежачем боку залежи

Наклонным скиповым стволом, расположенным в лежачем боку залежи

Наклонным стволом по месторождению

Автомобильным съездом или уклоном

Автомобильным съездом или уклоном, пройденным в лежачем боку или на фланге залежи

Штольней

Штольней расположенной в лежачем боку залежи

Штольней расположенной в висячем боку залежи

2

Комбинированный

Вертикальным стволом и вертикальным слепым стволом

Вертикальным стволом с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол

Вертикальным стволом и наклонным слепым стволом

Вертикальным стволом с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол

Наклонным стволом и наклонным слепым стволом

Вскрытие наклонным стволом с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол

Штольней и вертикальным слепым стволом

Штольней с переходом в вертикальные слепые стволы

Штольней и наклонным слепым стволом

Штольней с переходом в наклонные слепые стволы

      Целесообразность вариантов вскрытия оценивают путем технико-экономического сравнения. Выбирается тот, при котором обеспечивается наибольшая безопасность работ и меньшие затраты [24].

      Вскрытие запасов шахтного поля В8 осуществляется двумя существующими выездными траншеями, двумя центральными (доставочно-транспортным и конвейерным) уклонами, двумя фланговыми вентиляционными уклонами, тремя вентиляционными восстающими, существующим стволом "вентиляционный вспомогательный 1" и проектируемыми стволами "воздухоподающий-клетевой" и "вентиляционный вспомогательный 2".

      Подземная добыча на руднике I1 ведется из трех рудных зон через четыре наклонно-транспортных съезда. Дополнительные два ствола предназначены только для аварийного доступа.

      В настоящее время месторождение вскрыто с поверхности двумя автотранспортными уклонами РЭУ 1 - пройденными до отм. -217 м, РЭУ 2 -пройденными до отм. -160 м, лифтовым подъемником "Алимак" (ВХЛВ - №1) с уровня отметки штольни №2 до горизонта +40 м, лифтовым подъемником "Алимак" (ВХЛВ - №2), пройденным с горизонта +28 м до горизонта -120 м, ходовое отделение ВХВ с отм. -160 м на отм. -120 м, ходовое отделение ВХВ с отм. -120 м на отм. -80 м.

      На сегодняшний день транспортный уклон 3, проектируемый с поверхности до горизонта -100 м, пройден с поверхности на расстояние по вертикали около 31 м.

      Проходка на шахте I1 осуществляется с помощью современных электрогидравлических одностреловых и двухстреловых самоходных буровых установок для бурения скважин, ПДМ для выемки горной массы и самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой для вывоза руды на поверхность.

3.2.2. Подготовка

      Способы подготовки основных горизонтов определяются технико-экономическим сравнением возможных вариантов, учитывающих геологические, технические, технологические и экономические факторы и зависят от характера рудного тела – его мощности и угла падения, от физико-механических свойств руды и вмещающих пород, принятого порядка очистной выемки в этаже, от способа транспортирования полезного ископаемого.

      Назначение подготовительных выработок заключается в следующем:

      оконтуривание (выделение) этажа, шахтного поля, блоков или панелей;

      создание связи блока (панели) с общерудничной транспортной сетью;

      обеспечение эффективного проветривания рабочих мест;

      обеспечение свободного доступа в забои и аварийного выхода из них, снабжение забоев оборудованием, материалами, энергией, высокопроизводительная выдача из них добытой руды.

      Подготовка рудных месторождений к очистным работам включает проведение подготовительно-нарезных выработок. Подготовительные работы – проведение подготовительных выработок с одной плоскостью обнажения, которые разделяют шахтное поле или его часть на отдельные выемочные блоки (панели) с целью обеспечения транспорта материалов и руды, вентиляции, нарезных и очистных работ.

      Принятый способ подготовки, расположение и размеры подготовительных выработок должны обеспечивать: безопасное производство очистных работ, эффективное проветривание очистных забоев, своевременную подготовку этажей и блоков для сохранения постоянного резерва подготовленных и готовых к выемке запасов руды с определенным средним содержанием полезных компонентов, удобные и безопасные условия передвижения людей, доставку материалов и оборудования по выработкам, минимальные потери руды в целиках, предохраняющих подготовительные выработки, удобные и производительные способы доставки руды, погрузки и откатки, минимальные расходы на поддержание выработок и ремонт крепи.

      Проведение горных выработок, в зависимости от их назначения, горно-геологических и гидрологических условий, могут осуществляться различными способами. Выбор способа и оборудования для проведения выработок зависит как от размеров их поперечных сечений, устанавливаемых в зависимости от назначения выработки, так и от крепости и устойчивости горных пород. В настоящее время при подземной разработке рудных месторождений наиболее широкое распространение получили два способа проведения горных выработок: буровзрывной и комбайновый [23].

      Таблица 3.16. Классификация способов и схем подготовки рудных месторождений

№ п/п

Способ
подготовки

Угол падения залежи, a, град

Схема подготовки

Мощность залежи, т, м

1

2

3

4

5

1

Погоризонтный

< 15

Главными и выемочными штреками с отработкой заходками

< 3

Главными и выемочными штреками с отработкой лавами

2

Панельный

< 15

Панельно-столбовая с отработкой заходками

< 3

Панельно-столбовая с отработкой лавами

Панельно-камерная с расположением камер между главными штреками

< 30

Панельно-камерная с расположением камер между панельными штреками

3

Этажный

> 15

Рудным штреком

< 8

Полевым штреком

8 - 12

Рудным и полевым штреками с диагональными заездами

10 - 18

Рудным и полевым штреками с кольцевыми заездами

10 - 18

Рудным штреком и тупиковыми ортами

15 - 40

Полевым штреком лежачего бока и тупиковыми ортами

15 - 40

Полевым штреком висячего бока и тупиковыми ортами

15 - 40

Полевыми штреками лежачего и висячего боков и кольцевыми ортами

> 40

      В рамках подготовки создаются коммуникации и магистрали для вентиляции, канализации электроэнергии, передвижения людей и транспортирования грузов.

      Подготовленные запасы руды – запасы выемочных участков, в которых полностью пройдены подготовительные выработки, предусмотренные принятой системой разработки.

      Для разделения шахтного поля на этажи используют подготовительные выработки основного горизонта – откаточные штреки и орты, а разделение этажа на отдельные выемочные участки – блоки используют восстающие. В некоторых случаях этажи делят по высоте на подэтажи. Высота этажа составляет 50–100 м (редко более) в зависимости от горно-геологических условий и технологии добычи [16].

      При большой мощности рудных тел в породах лежачего бока проходят полевые восстающие, соединяющие полевые этажные штреки. Помимо этого, проходят вспомогательные восстающие у контакта висячего бока или восстающие, пересекающие рудное тело.

      Для передвижения механизмов на участках очистной выемки используют систему горизонтальных выработок откаточного и вентиляционного горизонтов, восстающих и рудоспусков, при подготовке наклонными съездами используют съезды спиральной или иной формы и рудоспуски, сбитые с подэтажами.

      По расположению подготовительных выработок относительно рудного тела подготовка месторождений может быть рудной, полевой и смешанной.

      При большой мощности рудных тел в породах лежачего бока проходят полевые восстающие, соединяющие полевые этажные штреки. Помимо этого, проходят вспомогательные восстающие у контакта висячего бока или восстающие, пересекающие рудное тело.

      Отрезные, рудоспускные, вентиляционно-ходовые, восстающие между подэтажами и дучки проходят буровзрывным способом секционного взрывания скважин, шпуровым или бурением (расширением) скважин большого диаметра. Наибольшее распространение способ проходки восстающих секционным взрыванием получил при оформлении отрезных восстающих или щелей при этажной и подэтажной отбойке руд. Часто проходка восстающих секционным взрыванием осложняется тектоникой и проявлениями горного давления.

      Проходка восстающих выработок – один из трудоемких и опасных процессов. Для механизации процессов проходки выработок с углом наклона 60 – 90 ° применяют комплексы КПВ. Данный способ широко применяется на шахтах В3-В15, D1, D2. Полок перемещается по монорельсу с помощью приводных звездочек. Бурение с полков осуществляется перфораторами. Однако способ не исключает главного недостатка пребывания проходчиков в опасных условиях и в последнее время от него уходят к более безопасным способам.





      Рисунок 3.11. Комплекс проходческий КПВ-4А

      Способ проходки бурением и расширением вертикальных и наклонных скважин использованием буровых станков – безлюдный и один из самых перспективных. Скорость проходки восстающих увеличивается по сравнению с буровзрывными способами в разы. Станки этого типа предназначены для проведения вертикальных и наклонных выработок диаметром до 3 м, до 100 м в длину и под углом до 70 ° в породах с коэффициентом крепости до 12 по Протодьяконову, однако применяется и в более крепких породах. Применяют также станки для проходки восстающих снизу-вверх сплошным забоем или в две стадии с первоначальным бурением опережающей скважины. По такому принципу комбайны 2КВ, "Robbins" фирмы "Atlas Copco" (Швеция) и "Rhino" фирмы "TRB-Raise Borers" (Финляндия) [25].

      Горные выработки, проводимые в уже подготовленных участках с одной или двумя плоскостями обнажения в пределах добычных блоков и необходимые для производства очистных (добычных) работ из этих участков, принято называть нарезными выработками, а выполняемые при их проведении работы – нарезными работами. Главной целью этих работ является создание выемочных участков, подэтажных горизонтов, отрезных щелей, выработок подсечки и т. д. После завершения нарезных работ блок считается подготовленным к очистным работам.

      Количество и расположение нарезных выработок в пространстве зависит от системы разработки. Нарезные выработки по назначению могут делиться на:

      буровые (буровые штреки, орты, восстающие, камеры и заходки);

      выпускные (воронки, траншеи, дучки, погрузочные заезды и т. д.);

      доставочные (рудоспуски, скреперные штреки или орты, ниши для питателей, конвейерные выработки и т. д.);

      подсечные и отрезные (отрезные щели и восстающие, подсечные штреки или орты, и т. д.);

      вентиляционные (вентиляционные штреки, орты, восстающие, сбойки и т. д.);

      соединительные (ходки, материально-ходовые выработки и т. д.);

      выработки для управления горным давлением (используются при производстве закладочных работ и обрушении вмещающих пород и руды).

      Нарезные выработки проходят в пределах блоков, панелей непосредственно для очистной выемки:

      подэтажные горизонтальные выработки разделяют блок на отдельные выемочные подэтажи;

      выработки горизонта скреперования – штреки или орты – служат для доставки отбитой руды до выработок основного горизонта, а также для вторичного ее дробления;

      выработки горизонта грохочения – камеры, штреки, орты – служат для вторичного дробления руды и перепуска руды на основной горизонт;

      выработки горизонта подсечки служат для подрезки массива руды в днище блока;

      отрезные восстающие служат для отрезки массива руды в заданном месте блока;

      щели, ходки, сбойки и ряд других выработок обеспечивают оптимальное развитие работ.

      Для нарезки днища блоков используют самоходные буровые установки и ПДМ или перфораторы на пневмоподдержке и скреперные установки различных модификаций.

      Готовые к выемке – запасы руды подготовленных выемочных участков, в которых полностью пройдены нарезные выработки, необходимые для производства очистной выемки.

      Создание и постоянное сохранение резерва вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов необходимо для того, чтобы:

      планомерно и своевременно по мере отработки одних участков месторождения развивать добычу руды на других участках в необходимом количестве;

      иметь запас времени для эксплуатационной разведки и дренажа вводимых в эксплуатацию частей месторождения;

      поддерживать равномерное содержание полезных компонентов в руде, направляемой на переработку, путем планомерного ввода в очистную выемку участков месторождения с различным составом руды;

      иметь резервные участки на случай временного прекращения работ по вскрытию и подготовке или необходимости увеличения добычи руды сверхустановленного плана.

3.2.3. Системы разработки

      Система разработки рудных месторождений подземным способом – порядок и технология очистной выемки руды, определяющие совокупность конструктивных элементов выемочного участка, технологических процессов и способ управления горным давлением, увязанных во времени и пространстве.

      Во всем многообразии систем каждой системе присущи: конструктивные характеристики, порядок очистной выемки, технология очистной выемки.

      В качестве единой классификации систем подземной разработки рудных месторождений устанавливается классификация, в основу которой положен способ управления горным давлением [26].

      Таблица 3.17. Единая классификация систем подземной разработки рудных месторождений

№ п/п

Номер класса

Наименование класса

Системы


1

2

3

4

1

I

Системы с открытым выработанным пространством

Сплошные системы
Камерно-столбовые системы
Потолкоуступные системы
Системы с доставкой руды силой взрыва
Системы с подэтажной отбойкой
Этажно-камерные системы

2

II

Системы с магазинированием руды

Системы с магазинированием руды блоками
Системы с магазинированием и отбойкой руды глубокими скважинами

3

III

Системы с закладкой

Сплошные системы с однослойной выемкой и закладкой
Системы разработки горизонтальными слоями с закладкой
Столбовые системы с однослойной выемкой и закладкой
Системы с камерной выемкой и закладкой

4

IV

Системы с креплением

Системы с распорной крепью
Системы с крепежными рамами
Сплошные системы с однослойной выемкой и креплением
Столбовые системы с однослойной выемкой и креплением

5

V

Системы с обрушением

Системы слоевого обрушения
Системы подэтажного обрушения
Системы этажного обрушения
Столбовые системы с обрушением налегающих пород

      Очистная выемка при любой системе разработки представляет собой производственную стадию, которая включает совокупность взаимосвязанных и следующих в определенной последовательности друг за другом комплексов рабочих процессов и операций, классификация которых представлена на рисунке 3.12: отбойка руды – отделение ее от массива, доставка руды – перемещение отбитой руды от забоя до откаточного горизонта. Составной частью этой операции являются выпуск и погрузка руды, поддержание выработанного пространства [27].

     


      Рисунок 3.12. Классификация комплекса рабочих процессов при производственной стадии очистных работ

      Система разработки месторождения D3 – подэтажно-камерная выемка с твердеющей закладкой выработанного пространства. Для условий разработки месторождения В8 принята панельно-столбовая система разработки с разделением рудных тел на панели – выемочные единицы. Годовая производительность очистной панели изменяется от 150 до 550 тыс. тонн в зависимости от мощности отработки рудных тел. На объекте В9 была принята панельно-столбовая система разработки с последующей выемкой целиков и погашением пустот. На руднике В13 применяется система разработки подэтажным обрушением. Высота подэтажа между горизонтами составляет 12 – 20 метров.

3.2.4. Крепление выработок

      Крепление горных выработок – один из основных рабочих процессов при проведении горных выработок, представляет собой совокупность операций по возведению крепи, возводимой в подземных горных выработках с целью предотвращения обрушения окружающего массива горных пород и сохранения необходимых размеров поперечного сечения выработок.

      К горной крепи предъявляют следующие требования: крепь должна выдерживать приходящуюся на нее нагрузку, сохранять свое первоначальное положение, обеспечивать рабочее состояние выработки и безопасные условия эксплуатации в течение всего срока службы, быть простой в монтаже, воспринимать без опасных деформаций многократное воздействие взрывных работ, занимать в выработке как можно меньше места, не мешать выполнению рабочих процессов, не оказывать большого сопротивления движению воздушной струи и быть безопасной в пожарном отношении [27].

      Факторами, определяющими форму поперечного сечения выработки, являются: физико-механические свойства горных пород, назначение и срок службы выработки, материал крепи, положение выработки в пространстве, размеры поперечного сечения выработки, величина и направление горного давления. Форма поперечного сечения выработки определяется удобством ее эксплуатации, материалом и конструкцией крепи, которые в свою очередь должны обеспечить устойчивое ее состояние в течение всего срока службы при минимальных затратах.

      По характеру работы различают крепи: жесткая, податливая, шарнирная, комбинированная; по сроку службы: постоянная и временная; по форме сечения выработок: трапециевидная, арочная, кольцевая, эллиптическая, полигональная, сводчатой формы; по виду выработки – для горизонтальных, наклонных и вертикальных горных выработок.

      Для крепления капитальных выработок с большим сроком службы применяют крепи: бетонные, железобетонные, сборные металлические и железобетонные (тюбинги), металлические рамы и др., воспринимающие нагрузку в пределах упругих деформаций без изменения формы и размеров.

      В настоящее время широкое распространение для крепления горных выработок получили облегченные (упрочняющие) виды крепи: анкерная, набрызгбетонная и комбинированная – анкера с сеткой, анкера и набрызг-бетон, анкера с сеткой и набрызг-бетонном. Эти виды крепей в подавляющем большинстве применяются на всех рудниках нашей страны при проведении горных выработок.

а

б


     


      а – анкера в сочетании с металлической сеткой, б – анкера в сочетании с набрызг-бетонном

      Рисунок 3.13. Конструкция комбинированного крепления горных выработок

      Устойчивость руды и вмещающих пород подземных рудников предприятия В позволяют вести проходку горизонтальных выработок без крепления или с комбинированным креплением (железобетонными штангами с набрызг-бетоном). В случае ухудшения горно-геологических условий, при проходке применяется бетонное крепление. Соотношение видов крепления принимается: без крепления – 30 %, комбинированное крепление – 65 %, бетонное крепление – 5 %.

      Сопряжение горизонтальных выработок, а также камерные выработки крепятся бетоном, а в крепких и устойчивых породах – железобетонными (сталеполимерными) штангами с последующим покрытием набрызг-бетоном. Вентиляционные восстающие проходятся прямоугольным сечением. В случае ухудшения горно-геологических условий осуществляется крепление восстающих по всему периметру.

      Крепление горных выработок на рудниках В5, В6, В7 производится в соответствии с действующими "Методическими указаниями по выбору и применению штанговой и набрызг-бетонной и комбинированной крепей".

      Согласно методическим указаниям целесообразность и параметры крепления пород штангами, набрызг-бетоном или комбинированной крепью определяется степенью устойчивости пород. На месторождении принята следующая классификация пород по группам устойчивости:

      I группа – устойчивые: серые безрудные крупно- и среднезернистые песчаники мощностью 2,5 м и более метров со слабо выраженной трещиноватостью;

      II группа – средней устойчивости: серые слабо-трещиноватые песчаники мощностью от 1,5 м до 2,5 м;

      III группа – средней устойчивости: серые песчаники c пропластками красноцветных пород и внутриформационных конгломератов, а также породы, подверженные выветриванию и склонные к интенсивному расслоению (красные песчаники, алевролиты, аргиллиты, внутриформационные конгломераты).

      При очистных работах породы третьей группы крепятся комбинированной крепью (штанги и набрызгбетон) в камерах, по которым проходит трасса движения людей и механизмов, а также в камерах с мелко-блочным строением непосредственной кровли при размере структурного блока меньше 0,4 м. Необходимость торкретирования кровли в очистных камерах определяется паспортом крепления и управления кровлей, утвержденным главным инженером рудника.

      Кровля камер, представленная породами второй группы устойчивости, крепится штангами. Торкретирование кровли, представленной породами второй группы устойчивости, производится в очистных камерах на участках, где планируется почвоуступная выемка руды. Торкретирование кровли может производиться после отработки верхней подсечки в панели (блоке) и должно быть выполнено не позже, чем за месяц до начала отработки уступа. Необходимость торкретирования пород II группы устойчивости, в случаях, непредусмотренных данной методикой, определяется паспортом крепления, утвержденным главным инженером рудника.

      Кровля очистных камер, представленная породами I группы, не крепится.

      Горнопроходческие выработки, пройденные в породах:

      III группы крепятся комбинированной крепью;

      II группы крепятся штанговой крепью и набрызг-бетоном только на сопряжениях и разминовках, а также при проведении камерных выработок, шириной более 5 м;

      I группы не крепятся.

      Отработка жил на объектах Н1, Н2 и Н3 производится с распорной крепью и оставлением регулярных или нерегулярных рудных целиков, которые затем отрабатываются по спец проекту в отступающем порядке. Выработки для работы самоходного транспорта на объектах Н1, Н2 и Н3 в основном крепятся штанговой крепью СЗА. При ослабленных породах или имеющихся нарушениях горных пород устанавливают податливую металлическую крепь из спец. профиля СВП27 с перекрытием кровли железобетонными затяжками или деревом между рамами. При проходке выработок на жильных месторождениях устанавливаются штанги СЗА. Может устанавливаться деревянная крепь (неполный дверной оклад) рамами или устанавливаются подхваты и затягивается кровля накатником в сплошную с затяжкой бортов выработки на 2/3 или всю высоту выработки. Для установки деревянной крепи используется лес Ø180- 240 мм, а для затяжки бортов выработки используется однорез или доска t= 40-60 мм. При подготовке очистного блока к отработке производится крепление очистного пространства в подсечной выработке.

      Для повышения безопасности, увеличения производительности и уменьшения трудоемкости при установке анкерного крепления и нанесения набрызг-бетона на кровлю и бока горной выработке используются специальные машины для крепления (рис. 3.14), которые механизируют операцию по установке анкеров.

а


б


      а - DL420-10 и нанесения набрызг-бетона, б - Spraymec 6050WР

      Рисунок 3.14. Внешний вид машин для крепления выработок анкерами

      Стабильность выработок на шахте I1 поддерживается за счет крепления кровли (фрикционные анкеры, сетки, торкретирование), кроме того, оставляются поддерживающие колонны из неизвлекаемой руды (подлежащей или не подлежащей извлечению в будущем), а также проводится засыпка отработанного пространства пустой породой по необходимости.

3.2.5. Отбойка и дробление руды

      Отбойкой руды называется отделение части руды от массива и дробление ее до куска определенного размера.

      При разработке мощных месторождений, сложенных слабыми или трещиноватыми минералами, способными при обнажении на достаточной площади под действием гравитации и давления налегающей толщи обрушаться, используют феномен самообрушения. Способ характеризуется высокой производительностью и дешевизной, однако условия его применения крайне ограничены.

      Взрывная отбойка менее энергоемка, чем другие способы и применяется для отбойки цветных руд средней и высокой крепости, отбойку ведут с помощью зарядов ВВ в шпурах, взрывных скважинах и минных выработках. На сегодняшний день этот способ является основным. Взрывной способ разрушения основан на применении взрывчатых веществ, при быстротечном разложении которых освобождающаяся энергия взрыва отделяет от массива и осуществляет дробление горной массы.

      Взрывные скважины бурят вертикальными, наклонными и горизонтальными так, чтобы руда перемещалась в сторону обнаженной поверхности.

      Для бурения взрывных скважин и шпуров на рудниках Республики Казахстан используют разнообразные буровые перфораторы ПТ и ПП и буровые станки Sandvik, Epiroc, Cat, Tamrock.

      Таблица 3.18. Общие сведения о типах применяемого оборудования на рудниках и шахтах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование структурного
подразделения

Оборудование для бурения скважин и шпуров

1

2

3

1

B5

Minimatiс

2

B6

3

B7

4

B8

Sandvik DD 420-60, Minimatic, RDH Drillmaster 200, RDH Drillmaster 150LP, Sandvik DL 420-10 (Solo 7-10), Sandvik DD 410-40, Sandvik DS 210L, Sandvik DS 510, Boltmaster 150LP

5

B9

Paramatic

6

B10

Monomatic

7

B11

SОLO-5-5F

8

B13

Rhino-2007DC, Sandvik DD410-40

9

D1

Rocket Boomer 281, УБШ-207, КС-50, SOLO 1L

10

H1

ПТ 36, ПТ-48, ПП-63, БП-100М, Solo DL 210-5,
Bommer T-1D

11

H2

12

H3

      Применяются каретки и установки добычного бурения, буровые станки с пневматическим или гидравлическим приводом, с электродвигателем, ДВС, дизель-электрическим приводом, самоходные, передвижные на специальных тележках. Бурильные машины с пневматическими двигателями необходимо обеспечивать сжатым воздухом, подаваемым от компрессора по воздуховодам, бурильные машины с электродвигателями снабжаются электроэнергией по кабелям, бурильные машины с ДВС, как правило, потребляют дизельное топливо.

      Расположение скважины может быть параллельным, параллельно-сближенным, веерным. Для размещения зарядов ВВ до недавнего времени самыми распространенными были скважины диаметром 105–110 мм, которые бурят станками с погружными пневмоударниками производства ближнего зарубежья. В последнее время для подготовки массива к обрушению значительную долю буровых работ производят самоходным импортным оборудованием с диаметром скважин 89–102 мм.

а


б


в


г


      а – БП-100, б – Sandvik DD-210V и телескопных перфораторов в – ПТ-38; г – ПТ-48

      Рисунок 3.15. Внешний вид буровых станков, применяемых на рудниках

      По условиям технологического процесса отбитая руда должна иметь куски определенной крупности. Размеры максимально допустимого куска во взорванной горной массе определяются параметрами транспортных средств, дробилок и других приемных устройств, а также условиями работы оборудования. Максимально допустимый размер кусков обычно принимают от 300–400 до 800–1000 мм, при отбойке руды взрывным способом образуется некоторое количество некондиционных кусков – негабаритов. Для дробления негабарита применяют взрывчатые вещества или механические устройства (дробилки, бутобои) [22].

      Для улучшения дробления руды и снижения сейсмического эффекта необходимо использовать дифференцированное распределение ВВ в рудном массиве (геометрию расположения вееров и пучков скважин) и короткозамедленное взрывание зарядов, например, с интервалами: 25, 50, 75, 100 и 150 мс [19].

      Как правило, рудные шахты не относятся к опасным по газу и пыли, на них широко применяются промышленные ВВ для подземных горных работ, отличительной полосой которых является красный цвет оболочки патронов или ярлыков. Распространены аммиачно-селитренные гранулированные, порошкообразные и эмульсионные ВВ.

      Аммиачно-селитренные ВВ – механические смеси аммиачной селитры с нитросоединениями или с горючими и разрыхляющими добавками: аммониты, аммоналы, динамоны. Широко применяются: граммониты, гранулиты, аммониты №6ЖВ, игданиты, эмульсионные ВВ. В связи с гигроскопичностью аммиачно-селитренных ВВ возникает необходимость в придании им свойства водоустойчивости, которое достигается введением в готовый состав ВВ или в аммиачную селитру небольшого количества специальных добавок. Сорта ВВ, изготовленные из водоустойчивой аммиачной селитры, имеют марку ЖВ.

      К водоустойчивым ВВ относятся: аммониты № 6ЖВ, а также тротил и другие нитросоединения. Для подземных работ применяют ВВ только с кислородным балансом, близким к нулевому (±3 %), при взрывании ВВ по максимуму должно быть сокращено образование оксида углерода СО и оксидов азота NO, NO2, N2О3 и прочих вредных газов.

      Таблица 3.19. Взрывчатые вещества, используемые на действующих рудниках по добыче руд цветных металлов в Республике Казахстан

№ п/п

Наименование
структурного подразделения

Взрывчатое вещество (ВВ)

Химический состав, %


1

2

3

4

1

B5

Гранулит А-6

Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 %

2

B6

3

B7

4

B8

Гранулит А-6,
Игдарин

Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 80 % и водомасляная эмульсия 20–40 %
Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 95 % и дизельное топливо 5 %

5

B9

Rioxam; Аммонал

Пористая аммиачная селитра (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) дизельное масло и алюминиевый порошок.
Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 80,5 %, тротил 15 %, алюминиевая пудра 4,5 %.

6

B10

МАНФО

Аммиачная селитра (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 92 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 4 %

7

B11

Гранулит АС-8, Гранулит А6, Аммонит 6ЖВ, Аммонал, Детонит

Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 %
Аммиачная селитра водоустойчивая (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) водоустойчивая 79 % и тротил 21 %.
Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 80,5 %, тротил 15 %, алюминиевая пудра 4,5 %.
Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 74–78 %, тротил 5-10 %, алюминиевая пудра 5-11 нитроглицерин и нитрогликоль 5-20 %

8

B12

9

B13

Аммонал

Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 80,5 %, тротил 15 %, алюминиевая пудра 4,5 %

10

D1

Гранулит АС-8

Гранулированная аммиачная селитра (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 %

11

D3

Аммонит 6ЖВ, Аммонал, Игданит, Гранулит АС-8

Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) водоустойчивая 79 % и тротил 21 %.
Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 80,5 %, тротил 15 %, алюминиевая пудра 4,5 %.
Гранулированная аммиачная
селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) 95 % и дизельное топливо 5 %
Гранулированная аммиачная селитра (NH4 NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 %

12

F1

Аммонит, Сенатэл Магнум

Аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) водоустойчивая 79 % и тротил 21 %.
Пористая аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) дизельное масло и алюминиевый порошок

13

H1

Гранулит АС-8, Гранулит А6

Гранулированная аммиачная селитра (NH4NO3 содержание азота 34,4 % серы 14 %) до 90 % дизельное масло 4 % и алюминиевый порошок 6 % и алюминиевый порошок 15 %

14

H2

15

H3

      Для заряжания на рудниках используют специальные самоходные машины ПМЗШ-2М, ПМЗШ-5К, A64 ANFO, передвижные и переносные пневмозарядчики типа ЗП-12, ЗП-25, как правило, с пневматической подачей взрывчатых веществ [25]. При заряжании взрывчатое вещество засыпается в загрузочную емкость машины, затем поступает в питатель (барабанный, камерный или эжекторный), далее транспортируется сжатым воздухом (от шахтной пневмосети) по гибкому доставочно-зарядному шлангу в скважины или шпуры.

      Механическая отбойка применяется в основном при выемке руд и пород низкой крепости, используются самоходные комбайны с шарошечными рабочими органами. Наиболее широкое распространение при разработке цветных руд получило этажное и подэтажное обрушение с отбойкой руды глубокими скважинами.

      Интенсивное пыле- и газообразование происходит во время следующих процессов: бурения шпуров и скважин, взрывания и погрузки взорванной горной массы. Однако запыленный воздух, подвергаясь процессу пылеподавления и гидрообеспыливания и проходя по горным выработкам, почти полностью самоочищается. Пылеподавление и очистка забоя скважин от продуктов разрушения и выноса буровой мелочи осуществляется с помощью воздушно-водяной смеси, так как использование воды при пылеподавлении в технологическом процессе БВР самый эффективный и доступный способ снижения загрязнения атмосферного воздуха. Данный метод позволяет снизить объемы пыли неорганической SiO2 менее 20 % в 5–7 раз. Гидрообеспыливание для сокращения выделения и рассеивания вредных примесей при взрывных работах осуществляется с помощью водяной забойки (гидрозабойки). Гидрозабойка выполняется с использованием полиэтиленовых емкостей, наполненных водой. Применение гидрозабойки позволяет сократить объемы образующейся пыли в пылегазовом облаке в 1,5–2 раза, а объем образующихся окислов азота уменьшается на 20–30 %.

      Таблица 3.20. Выбросы пыли в атмосферный воздух (по данным КТА)

№ п/п

Наименование объекта

Валовые выбросы загрязняющих веществ, тонн

макс

мин

1

2

3

4

1

В11

155,1631

102,491312

2

H1

353,8744

282,1069

3

H3

759,9454

473,62

      Из таблицы 3.20 следует, что валовые показатели выбросов пыли при отбойке и дроблении руды в процессе добычи колеблются в пределах от 102,491312 до 759,9454 тонн, такое расхождение в валовых показателях может быть связано с проведением плановых ремонтных работ аспирационных систем, использованием разных систем пылеподавления. Данные по выбросам ЗВ в атмосферный воздух находятся в пределах нормы.

3.2.6. Доставка и выпуск руды

      Доставка руды – это перемещение руды в пределах добычного блока от места ее отбойки до места погрузки ее в транспортные средства на основном горизонте. Доставка руды во многом обусловливает уровень конечных технико-экономических показателей, степень проявлений горного давления на выработки приемного горизонта, уровень потерь и разубоживания руды особенно при системах разработки с обрушением.

      Различают доставку первичную – от забоя до места погрузки или перепуска и вторичную – по аккумулирующим выработкам. Способ доставки руды тесно связан с системой разработки и выбирается вместе с ней. В основном применяют доставку самотечную и механизированную, ограниченное применение имеют доставка силой взрыва и гидравлическая.

      Таблица 3.21. Классификация способов доставки руды

№ п/п

Способы доставки

Особенность


1

2

3

1

1. Самотечная:
Непосредственно по очистному пространству
1.2. По рудоспускам

Руда по очистному пространству падает или скатывается к выработкам, через которые ее выпускают из блока

2

Механизированная:
Скреперными установками
Вибрационными конвейерами и питателями
2.3. Самоходным оборудованием

Руда грузится и транспортируется
Самоходное оборудование, которым погружают и транспортируют руду, либо только погружают или только транспортируют

3

Другие виды доставки:
Взрывная доставка
3.2. Гидравлическая доставка

Взрывом руда отбивается и отбрасывается
по очистному пространству к выпускным выработкам
Руду смывают водой. Применяется как вспомогательный способ для зачистки лежачего бока

      Самотечную доставку руды под действием собственного веса применяют при отработке крутопадающих залежей крепких руд системами разработки с открытым очистным пространством, с магазинированием руды, наклонными слоями с закладкой выработанного пространства и т. д. Под действием собственного веса руда перемещается по почве выработки, рудоспускам, настилам, желобам, трубам с углом наклона выработки от 35 до 50 °.

      Механизированная доставка производится скреперами, конвейерами, самоходными вагонетками, ПДМ. Традиционно на рудниках используют скреперную доставку и вибровыпуск.

      Скреперная доставка используется для доставки руды от забоя до рудоспуска или погрузочного люка, а на горизонте скреперования – от рудоспусков до погрузочных полков. Ее достоинства: простота устройства, небольшая стоимость оборудования, мобильность, возможность совмещения доставки с погрузкой, что обуславливает применение на шахтах предприятий D2, Н1, Н2, Н3. Для скреперования применяют лебедки типа ЛС-17, ЛС-30, ЛС- 55 [25].

а

б





      а - 55ЛС, б – 30ЛС

      Рисунок 3.16. Внешний вид скреперных лебедок

      Таблица 3.22. Общие сведения о типах применяемого оборудования на рудниках и шахтах по добыче руд цветных металлов (включая драгоценные)

№ п/п

Наименование структурного подразделения

Транспорт

Рельсовый

Автосамосвалы

Доставка и погрузка горной массы

1

2

3

4

5

1

B5

Электровоз
EL-13/03, вагонетки
ВГ-10

ТОRО 50 Plus Рlus, МТ 5020

ПДМ TORO-0010

2

B6

3

B7

4

B8


Cat AD-45, HOWO

ПДМ Sandvik LH 514 (TORO-9), ПМД CAT 1300

5

B9


TORO-40D

Ковшовые погрузчики LK-
4, ПДМ Volvo 180C

6

B10


ТОRО 50 Plus

ПДМ TORO-0011

7

B11


МоАЗ-75081, ТОRО 50 Plus

ПДМ ТОRО-006

8

B13


ТОRО 50 Plus

ПДМ Sandvik LH 514

9

D1

Электровозы типа 14КР-1, вагонетки типа ВГ-4,0

AD-30

ПДМ CAT R1600G, ППН-3

10

H1

Аккумуляторными электровозами АРП 4,5, АРП5, АМД8, контактными электровозами КР7,КР10, вагонетки ВГ-1,2; ВБ-1,6

Т1601, Paus PMKT 8000
 

Скреперные лебедки ЛС-17, ЛС-30, ЛС-55
PFL12, PFL18, TORO 151, ST 7G, ST 2G, Янтай XYVJ-1,5
 

11

H2

12

H3

      В настоящее время все большее распространение получает самоходное погрузочное и доставочное оборудование. При добыче руд в основном применяют следующие его виды оборудования: погрузочные машины периодического действия в комплексе с электровозной откаткой, погрузочные машины непрерывного действия в комплексе с автосамосвалами и самоходными вагонами, погрузочно-транспортные машины, ПДМ в комплексе с автосамосвалами и самоходными вагонами или электровозной откаткой. Применяется такой вид доставки при хорошо раздробленной руде с любым пределом прочности. Достоинства доставки руды самоходным оборудованием: малый объем нарезных работ, хорошая вентиляция, могут работать в нескольких забоях и транспортировать руду по выработкам с малыми радиусами закруглений, высокая производительность самоходного оборудования при хорошем дроблении руды, высокая оперативность в связи с отсутствием монтажно-демонтажных работ доставочного оборудования, требуют меньшего числа обслуживающего персонала.

а


б


      а - Schopf SFL, б - 65 T ORO-400

      Рисунок 3.17. Внешний вид транспортно-доставочных погрузочных машин

      Сущность доставки руды с помощью вибрационных конвейеров и питателей при подземной разработке рудных месторождений состоит в том, что отбитая руда поступает на лоток вибрационного конвейера или питателя, с помощью которого грузится в вагонетки или в рудоспуск. Отличительной особенностью доставки руды является перемещение материала непрерывным потоком с постоянной производительностью, не зависящей от длины транспортирования.

      Выпуск руды – это последовательное извлечение отбитой руды из очистного пространства или аккумулирующей емкости под действием силы тяжести.

      При системах разработки с подэтажным или этажным обрушением, обрушенную руду из блоков (панелей) выпускают под налегающими пустыми породами, которые движутся вслед за рудой и заполняют выработанное пространство. Отбитую руду выпускают при наличии верхнего и бокового контактов с обрушенными пустыми породами. Выпуск руды из очистного пространства через выработки днищ блоков, оборудованных вибродоставочными установками, производится непосредственно в откаточные сосуды.

      Выпуск на почву выработок обычно сопровождается вторичным дроблением руды, которое зачастую осуществляется вблизи забоя в специальных выработках на горизонте доставки (грохочения). Далее производят перепуск руды через рудоспуски на откаточный горизонт и загрузку в подвижной состав через люки, вибропитатели и другие устройства.

      Интенсивное пыле- и газообразование происходит во время транспортировки, погрузки и перегрузки сырой руды и породы.

3.2.7. Транспортировка и подъем

      Подземный транспорт – комплекс сооружений и устройств, предназначенный для приема и перемещения различных грузов и людей. В задачи шахтного транспорта входит формирование и реализация встречных грузопотоков. Основная цель – транспортирование руды и породы от пунктов выгрузки из очистных блоков, проходческих забоев до перегрузочных комплексов, околоствольных дворов и рудничного подъема. Кроме того, транспорт осуществляет функцию своевременного и бесперебойного снабжения добычных участков материалами, инструментом, оборудованием и при необходимости для перевозки людей к месту работы и обратно.

      На рудниках, добывающих руды цветных и драгоценных металлов, используют:

      рельсовый транспорт (аккумуляторные электровозы и контактные электровозы, рудничные вагонетки ВГ, ВБ);

      самоходное оборудование на пневмошинном ходу (ПДМ фирмы Sandvik, Cat);

      конвейерную доставку.

      В настоящее время наибольшее распространение находит рельсовый транспорт. Локомотивный транспорт – контактные электровозы, вагонетки с глухим днищем, боковой и донной разгрузкой, саморазгружающиеся сосуды. Большое разнообразие вспомогательных механизмов: опрокидыватели вагонеток, лебедки, толкатели, различное путевое оборудование и т. д. Успешная работа большого числа локомотивов обеспечивается автоматизацией процессов откатки. Она включает сигнализацию, централизацию и блокировку (СЦБ), дистанционное управление локомотивами и диспетчерскую службу.

      Безрельсовое транспортирование с использованием самоходного оборудования применяется редко. Основной вид транспорта – автосамосвалы высокой грузоподъемности.

      Ленточные конвейеры применяют только для транспортирования руды, прошедшей стадию дробления в подземных комплексах дробления.

      Подъем и подземный транспорт – это звенья одной транспортной системы. По типу оборудования рудничный подъем разделяют на клетевой, скиповой, конвейерный, автомобильный, а по назначению – на главный (для выдачи руды) и вспомогательный. Для вспомогательного подъема по вертикальным стволам используют то же оборудование, что и для главного. Его назначение заключается в выдаче на поверхность породы (вагонами в клетях или скипами), спуске-подъеме людей (в клетях), спуске в шахту материалов, инструментов (в клетях), спуске рабочего и подъеме неисправного оборудования (малогабаритное – в клетях, крупногабаритное – на подвеске под клетями, целиком или частями, или на специальных грузовых платформах в неразобранном виде по отдельным стволам).

      На рудниках при значительной глубине разработки используют скиповой подъем руды. Высокая производительность скипов объясняется их большей вместимостью (до 50 тонн), скоростью движения (до 20 м/с и более, тогда как клети движутся со скоростью не более 8 м/с), а также полной автоматизацией погрузочно-разгрузочных операций и подъема – спуска скипов.

      Конвейерный подъем эффективно применять на сравнительно неглубоких рудниках (до 400–600 м) большой производительности (свыше 4–5 млн тонн/год), а также с меньшей производительностью при доработке глубоких горизонтов для подъема руды на вышележащий комплекс загрузки скипов. Как правило, применяют мощные ленточные конвейеры. Для использования конвейерного подъема необходимо сравнительно мелкое дробление руды на куски размерами не более 0,1–0,15 м. Угол наклона ствола не должен превышать 16–18 °.

      Автомобильный подъем руды применяется в единичных случаях. Угол наклона автомобильных уклонов, съездов, стволов составляет 6–8 ° [16].

3.2.8. Поддержание выработанного пространства

      Поддержание очистного пространства – комплекс рабочих процессов направленных на предупреждение проявлений горного давления в очистных выработках с целью обеспечения безопасных условий труда. Управление горным давлением в очистных выработках при подземной разработке рудных месторождений сводится к поддержанию очистного пространства.

      В горной практике на зарубежных и отечественных предприятиях по добыче цветных металлов имеют место технологические схемы отработки месторождений, использующие способы управления состоянием горного массива и поддержание его в устойчивом состоянии за счет оставления рудных целиков и замены рудного массива искусственным (системы с закладкой).

      При очистной выемке руды способы поддержания очистного пространства делятся на три класса, представленные в таблице 3.23 [27].

      Таблица 3.23. Способы поддержания очистного пространства

№ п/п

Класс

Поддержание очистного пространства

Способ поддержания очистного пространства

1

2

3

4

1

I

Естественное

Рудными целиками

Породными целиками

2

II

Искусственное

Магазинированием руды

Крепью

Закладкой

3

III

Обрушением

Обрушение вмещающих пород

Обрушение руды и вмещающих пород

      Естественное поддержание очистного пространства осуществляется за счет естественной устойчивости налегающих пород, рудных или породных целиков. Горное давление при этом регулируется за счет определения параметров очистного пространства (камеры), расположения и размеров целиков. Поддержание целиками применяется как самостоятельный способ поддержания, так и в комбинации с креплением, закладкой пустот и магазинированием руды. Целики подразделяют на охранные, междуэтажные, междублоковые и внутрикамерные. Например, отработка жил на предприятиях Н производится с распорной крепью и оставлением регулярных или нерегулярных рудных целиков, которые затем отрабатываются по спец проекту в отступающем порядке [27].

      Искусственное поддержание очистного пространства осуществляется с помощью магазинирования руды, крепления или закладки очистного пространства. Искусственное поддержание – наиболее трудоемкий и дорогостоящий технологический процесс поддержания очистного пространства. Этот способ поддержания целесообразен тогда, когда другие способы не обеспечивают достаточно полной выемки руд или технически неприемлемы.

      Поддержание магазинированной рудой – это временное накопление отбитой рудной массы в очистном пространстве. Поддержание боков очистного пространства происходит за счет самораспора отбитой руды под действием массы сыпучего материала. Ограничивающий фактор применения магазинирования является склонность руды к слеживанию и самовозгоранию. Поддержание рудой осуществляется при разработке крутых и наклонных рудных тел в устойчивых породах.

      Поддержание крепью в чистом виде применяется при отработке маломощных залежей. При разработке залежей больше средней мощности и необходимости поддержания очистного пространства после выемки руды ее применяют с закладкой. Поддерживают крепью лишь рабочее пространство у забоя.

      Закладка пустот – заполнение их закладочным материалом: пустой породой, хвостами обогатительных фабрик, твердеющими смесями и т. п. Способ используется в подземной разработке металлических руд при необходимости сохранять земную поверхность от разрушения или минимизировать влияние горных работ на важные объекты. Это особенно важно из-за наличия водоносных горизонтов, водоемов или крупных сооружений на поверхности и пр.

      Закладочным материалом чаще всего являются попутно или специально добываемые породы, хвосты обогатительных фабрик. По признаку заполнения выработанного пространства закладка может быть полной или частичной. Чаще всего используют:

      твердеющую гидравлическую закладку;

      закладочный материал включает вяжущие вещества, в результате твердения закладки образуется монолитный массив значительной устойчивости и прочности;

      сухую закладку – закладочный материал не содержит воды сверхъестественной влажности.

      Расходы на добычу закладочного материала, его подготовку, транспортировку и размещение в очистных выработках в большинстве случаев значительны, однако этот способ обеспечивает безопасность работ, радикальное снижение потерь полезного ископаемого, а также препятствует деформации перекрывающих пород и земной поверхности.

      Система с бетонной и породной закладкой выработанного пространства применяется на предприятии D3. Для приготовления твердеющей закладочной смеси применяют вяжущие материалы: строительный цемент, доменный гранулированный шлак молотый. В качестве инертного заполнителя применяют следующие материалы: отвальные (лежалые) хвосты обогащения из хвостохранилищ, измельченную легкую фракцию цеха дробления и обогащения рудника, измельченную горную породу, золошлаковые отходы тепловых электростанций и котельных, шламы цеха дробления и обогащения рудника, шламы станции нейтрализации (очистных сооружений шахтных вод) рудника, шлаки МК объекта D. Все составы твердеющей закладочной смеси классифицируются в зависимости от вида, вяжущего по группам и внутри групп в зависимости от прочностных показателей – по маркам. По технологической возможности и наличию материалов на закладочном комплексе определяется группа составов закладки. При проведении породной закладки выработанные пространства закладываются горной породой и закладочной бетонной смесью с БЗК до необходимых отметок.

      В заключительной стадии выемки запасов очистные выработки погашают или приводят в такое состояние, в котором они будут находиться в течение неопределенно долгого времени.

3.2.9. Обращение с пустыми породами

      На земную поверхность извлекают не только полезное ископаемое, но и пустые породы и некондиционную руду. Удельный расход выработок на 1000 тонн руды достигает: горно-подготовительных выработок 2–6 м3, нарезных 8–14 м3 [19]. Пустые породы выдают на поверхность и складируют в отвалы.

      Часть пустой породы с проходки горных выработок может использоваться в качестве сухой или бутобетонной закладки отработанных камер при системах разработки с закладкой выработанного пространства. Также пустую породу используют для производства заполнителя при изготовлении закладочной смеси на дробильно-сортировочных установках.

      Руды, не отвечающие в настоящее время кондициям, и не используемые попутные полезные ископаемые укладываются в отдельные отвалы.

      Хранение пород влияет на экосистемы окружающей среды. Масштабы и значение этих воздействий зависят от объемов горнодобывающей деятельности в сочетании с топографией и климатическими условиями района, особенностями залегания месторождения, технологии добычи, сельскохозяйственной деятельности в регионе и других факторов.

      Источниками загрязнения атмосферы являются газопылевые выбросы с поверхности породных отвалов и рудных складов. Исходящий воздух содержит твердые частицы, окись углерода, оксиды азота и ЛОС. Минимизация выбросов твердых частиц включает: использование туманообразователей, орошение горной массы, использование аэрозолей.

      В зависимости от условий залегания извлекают не только полезное ископаемое, но и пустые породы или некондиционную руду. Кроме того, создание и постоянное сохранение резерва вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов требует значительных объемов проходческих работ. Это существенные объемы горной массы при годовой добыче в несколько миллионов тонн руды. Удельный расход выработок на 1000 тонн сырой руды: горно-подготовительных выработок может достигать 2–6 м3, нарезных – 8–14 м3. Во время эксплуатации месторождения большую часть нарезных выработок проводят по рудному массиву (попутная добыча), капитальные и горно-подготовительные выработки, как правило, проходят по вмещающим породам. Пустые породы из добычи и от проходки горных выработок необходимо транспортировать отдельным потоком, выдавать на поверхность и складировать в отвалы. Для этого используется рудничный транспорт и подъем, на поверхности используется автомобильная и бульдозерная техника. Технология отвалообразования и комплексная механизация аналогичны процессам отвалообразования пустых пород на открытых горных работах. Руды, по своим кондициям не отвечающие в настоящее время требованиям переработки или потребителей, попутные полезные ископаемые, не используемые в данный момент, укладываются в отдельные отвалы. Существует положительная практика применения пустых пород в качестве сухой закладки подземного выработанного пространства, зон сдвижения и воронок обрушения на земной поверхности.

      Таблица 3.24. Отходы производства при подземной добыче руд цветных металлов, их применение и методы размещения

№ п/п

Наименование отхода

Объем образования отходов, т/год

Использовано отходов, тыс. т/год

Объем размещения отходов тыс. т/год

Размещение/складирование (варианты указаны ниже, могут быть дополнены)

макс

мин

макс

мин

макс

мин


1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Подземная добыча руд цветных металлов

1.1

B6

1.1.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

470000

470000

470000

470000

0

0

Вмещающая порода образуется при проведении горнокапитальных и горнопроходческих работ. В соответствии с технологией вскрытия и отработки запасов образующаяся в период добычных работ вмещающая порода размещается в пустотах методом закладки, без выдачи на поверхность (п/п 1 п. 7 Типового перечня мероприятий по охране окружающей среды, от 12.06.2013г. №162-п)

1.1.2

Вспомогательные процессы

1042,057

834,471


 470000

 0

Передача сторонним организациям

1.2

B11

1.2.1

Отходы из шахт и карьеров металлосодержащего минерального сырья, включая вскрышные породы

276889,4

246356

0

0

276889,4

246356

Породный отвал

1.3

H1

1.3.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

128347

75186

29083

11432

128347

75186

Породные отвалы

1.3.2

Вспомогательные процессы

82

70

0

0

0

0

 
 

1.4

H3

1.4.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

3717438

6815

2637518

195875

10675260

3509470

 
 

1.4.2

Вспомогательные процессы

44,508

43,68

0

0

0

0

Передача сторонним организациям

1.5

H2

1.5.1

Отходы из шахт и карьеров минерального сырья, не содержащего металлы, включая вскрышные породы

125173

21699

39960

4207

125173

21699

Породные отвалы шахт

1.5.2

Вспомогательные процессы

60,784

48,36

0

0

0

0

Передача сторонним организациям

      В таблице 3.24 представлены данные по отходам производства при подземной добыче руд цветных металлов. В таблице показаны показатели по фактическим данным образования и размещения отходов.

3.2.10. Шахтный водоотлив

      Шахтный водоотлив предназначен для откачки воды из горных выработок шахты. Главный рудничный водоотлив осуществляет откачку общешахтного притока воды посредством подъема воды по трубам на поверхность, участковый водоотлив – перекачку воды из отдельных участков шахты к водосборникам главного водоотлива (реже – непосредственно на поверхность земли). Схема водоотлива определяется проектом в зависимости от способа вскрытия, порядка разработки и гидрогеологических условий месторождения. Большинство рудных шахт имеют значительные глубины, на них применяется ступенчатый водоотлив, когда из нижних горизонтов вода перекачивается в промежуточные водосборники вышележащих горизонтов и затем на поверхность.

      В систему шахтного водоотлива входят: водоотводные канавки, водосборники, насосные станции с водозаборными колодцами и водоотливными установками, с всасывающими и нагнетательными трубопроводами. В стволах оборудуются зумпфовые водоотливы, перекачивающие воду в шахтную водоотливную сеть. Шахтные водосборники и насосные камеры располагают с учетом схем вскрытия и других горно-геологических и горнотехнических условий. Для главного водоотлива на шахтах применяются в основном центробежные многоступенчатые секционные насосы в горизонтальном исполнении, допускающие содержание механических примесей в воде (частицы до 0,1–0,2 мм) до 0,1 %–0,2 %. Количество насосов строго регламентируется.

      Для подачи воды на поверхность в стволе шахты прокладываются несколько ставов нагнетательных труб – рабочие и резервные. Водоотливные установки оборудуются аппаратурой автоматизации, контроля и защиты. Аппаратура автоматизации обеспечивает автоматическую заливку, пуск и остановку насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике, поочередную работу насосов, автоматическое включение резервных насосов при аварийном подъеме уровня воды в водосборнике и неисправности работающего насоса, дистанционный контроль и сигнализацию об уровне воды в водосборнике.

     


      Рисунок 3.18. Насосная камера шахтного водоотлива

      По результатам проведения КТА для предприятий, осуществляющих добычу цветных руд, включая драгоценные, были проанализированы данные по загрязняющим (маркерным) веществам в сточных водах.

      Все предприятия с подземной добычей руд цветных металлов обязаны осуществлять очистку шахтных и сточных вод при сбросе на рельеф местности или в водные объекты. В случае сброса сточных вод в пруд-накопитель в системе оборотного (замкнутого) водоснабжения должны соблюдаться условия, применяемые к гидротехническим сооружениям.

      В качестве примеров приведены и описаны технологические схемы водоотведения и водоотлива на действующих подземных предприятиях по добыче цветных руд. Шахтный водоотлив объекта В5 обеспечивается работой насосных станций, где установлены электронасосы ЦНС-300. Шахтные воды со всех уровней заходят на нижний продольный штрек, перпендикулярно ему устроены водосборники. Водосборники необходимы для сбора воды и отложения твердых частиц. Осветленная вода подается в бассейн оборотной воды, с него она распределяется на повторное использование и в пруд-испаритель. На шахтах действуют системы оборотного водоснабжения. У стволов шахт объекта В5 построены отстойники, через которые часть (до 30 – 35 %), поднятая главными водоотливами шахтной воды, возвращается в шахты самотеком для использования на технологические нужды (главным образом, для повторного использования для мокрого бурения и орошения пород). Кроме использования на бурение и орошение, часть шахтной воды используется в системе гидрозолошлакоудаления котельной. Сточная шахтная вода отводится в пруд-испаритель. Очистных сооружений шахтных сточных вод на предприятии не предусмотрено, происходит только предварительное отстаивание твердых частиц в водосборниках, установленных на нижних горизонтах шахт. Пруд-испаритель является накопителем замкнутого типа, то есть, нет водозаборов воды на орошение, не осуществляется сброс из накопителя в реки и другие природные объекты.

      С целью эффективной работы пруда-испарителя на предприятии были реализованы природоохранные мероприятия: противофильтрационная защита пруда, устройство наслойного дренажа по пикетам, строительство скважин вертикального дренажа.

      Основным источником сточных вод на руднике В9 являются шахтные выработки, из них шахтные воды откачиваются на поверхность и направляются в пруд-испаритель. В районе месторождения поверхностные водоемы отсутствуют, поэтому безвозвратное изъятие поверхностного стока и сброс хозяйственно-бытовых и производственных (шахтных) сточных вод в водные объекты не производится. Шахтные воды собираются в отстойнике на панели, в котором происходит механическая очистка сточных вод, то есть предварительное освобождение (отстаивание) сточных вод от взвешенных веществ и органических веществ. Часть осветленной шахтной воды используется на производственные нужды (с помощью МоАЗ Миксера – на орошение дорог и забоев шахты). Оставшаяся часть после механической очистки, откачивается на поверхность насосом ЦНС 300/600 и сбрасывается по трубопроводу в пруд-испаритель.

      На месторождении В10 в процессе эксплуатации образуются шахтные сточные воды. Попутно-добычные шахтные воды используются для производственно-технических нужд в шахте, а также на полив отвалов и автодорог. После использования вся скопившаяся вода в шахтных стволах перекачивается в пруд испаритель хвостохранилища обогатительной фабрики. На производственном объекте присутствует водооборотная система пункта мойки колес машин.

      Шахтные сточные воды рудника В12 образуются за счет шахтного водопритока. Для откачки притока воды, поступающей в выработки шахты, на основных горизонтах имеются водоотливные установки. В ходе откачки воды из горных выработок на поверхность шахтные воды проходят предварительную очистку и осветление в зумпфе и накопителях-отстойниках, после чего используются на технологические нужды рудника. Использование шахтных вод может производиться на любом этапе, как в шахте, так и на поверхности, в зависимости от технологических нужд предприятия. Невостребованный объем очищенных шахтных вод отводится на рельеф местности. Очистные сооружения сточных вод на руднике отсутствуют.

      В процессе многолетней подземной отработки месторождения D3 в результате осушения горного массива (шахтный водоотлив) естественный уровень воды был понижен до 100 и более метров с образованием депрессионной воронки, которая захватывает всю основную площадку рудника. Водоотлив месторождения осуществляется пятью насосными станциями главного водоотлива, расположенными у ствола на 1, 2, 3, 4 и штольневом горизонтах. Вода из водосборников 1 горизонта по двум ставам напорного трубопровода, проложенным в скважинах, перекачивается в водосборники 2 горизонта. Насосные станции у ствола 2, 3 горизонтов напрямую выдают шахтную воду по раздельным трубопроводам, проложенным в стволе, на горизонт штольни "М", далее шахтная вода самотеком поступает в водосборники насосной станции штольневого горизонта, откуда откачивается на очистные сооружения. Дополнительно на очистные сооружения шахтных вод объекта D3 отводятся шахтные воды рудника D5.

      Технологическая схема шахтного водоотлива объекта D1 представляет собой схему из 2-х очередей. Водоотлив I очереди. Шахтная вода откачивается из зумпфа скипового ствола двумя насосами ЦНС 38–220 и двумя трубопроводами подается на вышележащий горизонт в перекачную насосную клетевого ствола. Из перекачной насосной вода двумя насосами ЦНС 38–220 отправляется на горизонт, откуда по канавкам попадает в илоотстойник насосной главного водоотлива. Вода из водосборника насосной главного водоотлива попадает в коллектор, откуда насосами ЦНС 300–780 двумя трубопроводами ø 325 мм по клетевому стволу подается на поверхность. Водоотлив II очереди. Вода из зумпфа скипового ствола откачивается насосами ЦНС 38–44 по восстающему. Далее по горизонтальным выработкам по канавкам вода попадает в илоотстойник насосной главного водоотлива. Прогнозируемый водоприток зумпфового водоотлива 18,5 м3/час. Вода из насосного главного водоотлива двумя насосами ЦНС 300–420 по двум трубопроводам ø 325 мм через вент восстающий по трубному ходку подается в ствол и затем в водосборник главного водоотлива. Откуда насосами ЦНС 300–780 через вент восстающий и трубный ходок по стволу подается на поверхность.

      Производственная деятельность всех подразделений предприятия Н связана как с образованием сточных производственных вод, так и с забором свежей воды для проведения технологических операций. На всех рудниках организован шахтный водоотлив, который частично используется для пополнения нужд обогатительных и золотоизвлекательных фабрик при рудниках. Только на руднике Н2 часть шахтных вод сбрасывается в пруд-накопитель через три водовыпуска. В таблице приведены данные по объемам и химическому составу сбрасываемых вод. На рудниках Н1 и Н3 сброс шахтных вод отсутствует – вся вода шахтного водоотлива используется для технологических нужд процессов переработки золотосодержащей руды.

      На предприятии I1 осушение подземных выработок месторождения осуществляется независимыми водоотливными установками для рудных зон 1– 3, 2 и 4. Шахтная вода площадки рудных зон 1-3 и 2 перекачивается в карьер–накопитель, в дальнейшем используется на заводе. Предприятие имеет два выпуска сточных вод: выпуск №1 - шахтные воды с рудной зоны № 1–3,2, сбрасываемые в карьер-накопитель. В дальнейшем весь объем сбрасываемой в карьер-накопитель воды используется на технологические нужды комплекса обогащения и металлургии. Выпуск №2 – очищенные механическим и биологическим методом хозяйственно-бытовые сточные воды от канализованных объектов предприятия, сбрасываемые на поля фильтрации.

      Таблица 3.25. Валовые сбросы основных загрязняющих веществ при добыче руд цветных металлов (по данным КТА)

№ п/п

Наименование вещества

Концентрация ЗВ, мг/дм3

сброс ЗВ, т/год

макс.

мин.

макс.

мин.


1

2

3

4

5

6

1

Подземная добыча руд цветных металлов

1.1

B6


Барий

0,0231

0,021

0,236181

0,0221


Бериллий

0,0001

0,0001

0,001022

0,000116


Бор

0,93

0,6

9,508599

0,294665


БПК5

5,1909

4,03

53,073319

4,544144


Взвешенные вещества

71,2

56,4

727,97016

441,68976


Железо общее

0,1033

0,0983

1,05617

0,110876


Кадмий

0,001

0,0008

0,010224

0,000828


Медь

0,0687

0,0614

0,702409

0,069407


Нефтепродукты

0,1

0,09

1,02243

0,103557


Нитраты (по NO3)

43,2

42

441,68976

47,987364


Сульфаты (по SO4)

2738

2530

27994,1334

2897,78952


Марганец

1,55

0,965

15,847665

1,075632


Свинец

0,01

0,009

0,102243

0,00962


Хлорид (по Cl)

6615,25

4852

67636,3005

67636,30058

1.2

B7

 
1.2.1

Барий

0,0231

0,021

0,236181

0,068141

1.2.2

Бериллий

0,0001

0,0001

0,001022

0,000357

1.2.3

Бор

0,93

0,6

9,508599

0,908549

1.2.4

БПК полное

5,1909

4,03

53,073319

14,011112

1.2.5

Взвешенные вещества

71,2

56,4

727,97016

195,241008

1.2.6

Железо общее

0,1033

0,0983

1,05617

0,341867

1.2.7

Кадмий

0,001

0,0008

0,010224

0,002554

1.2.8

Медь

0,0687

0,0614

0,702409

0,214006

1.2.9

Нефтепродукты

0,1

0,09

1,02243

0,319301

1.2.10

Нитраты (по NO3)

43,2

42

441,68976

147,961039

1.2.11

Сульфаты (по SO4)

2738

2530

27994,1334

8934,85102

1.2.12

Марганец

1,55

0,965

15,847665

3,316531

1.2.13

Свинец

0,01

0,009

0,102243

0,029661

1.2.14

Хлорид (по Cl)

6615,25

4852

67636,30058

17200,78126

1.3

B9

Азот аммонийный

7,913

6,797

10,224359

7,803962


БПК полное

5,417

4,124

6,326846

3,946851


Взвешенные вещества

130,82

99,86

67,35536

44,121149


Медь

0,005

0,0045

0,00704

0,005655


Нефтепродукты

0,15

0,134

0,16314

0,122942


Нитраты (по NO3)

4,78

4,38

5,02144

4,027878


Нитриты (по NO3);

3,668

3,478

4,993664

4,104665


СПАВ

0,36

0,36

0,02628

0,025034


Сульфаты (по SO4)

2510,2

2063,2

3363,2146

2380,457708


Фосфаты

0,686

0,686

0,050078

0,047704


Хлорид (по Cl)

2999,2

2781,2

3908,8816

3107,631048


Цинк

0,02

0,014

0,02816

0,015099

1.4

B11

Азот аммонийный

2

1,94

1,3666

0,767


Алюминий

0,028

0,024

0,0191

0,009658


Барий

0,03

0,025

0,0205

0,010303


Бор

0,034

0,03

0,0232

0,011242


БПК5

6

5,85

4,0997

2,373658


Взвешенные вещества

64,48

64,1

44,0579

27,06559


Кадмий

0,001

0,0008

0,0007

0,000335


Кобальт

0,013

0,01

0,0089

0,004358


Литий

0,0062

0,0057

0,0042

0,002379


Медь

0,12

0,01

0,082

0,041592


Натрий

36,7

35,3

25,0764

13,216694


Нефтепродукты

0,1

0,09

0,0683

0,037699


Нитраты (по NO3)

45

44

30,7476

18,09145


Нитриты (по NO3);

1,676

1,57

1,1452

0,665945


Сульфаты (по SO4)

1249,31

1240

853,6285

522,89726


Железо общее

0,151

0,14

0,1032

0,058418


Марганец

0,432

0,41

0,2952

0,173315


Свинец

0,02

0,017

0,0137

0,00701


Стронций

0,224

0,163

0,1531

0,074849


Хлорид (по Cl)

463,78

460

316,8916

188,475644


Цинк

0,262

0,23

0,179

0,096621

1.5

H2

БПК5

13,65

7,167

11,635

4,093


Взвешенные вещества

1595,55

196,8

1142,979

151,44


Калий О-(2-метилпропил) дитиокарбонат

134,59

110,65

111,514

71,206


Кальций фосфат (2:1) (по PO4)

855,7

402,5

705,21

358,516


Магний хлорат

800

146,5

684,098

124,108


Медь

1,22

0,011

1,225

0,0057


Молибден

0,43

0,204

0,423

0,0747


Мышьяк

2,266

0,016

2,122

0,0082


Натрий

1077,97

389,41

898,962

389,081


Нитраты (по NO3)

105

32,716

87,047

18,5538


Сульфаты (по SO4)

2765,2

1343,953

1573,6

1131,469


Железо общее

30,235

0,061

28,177

12,602


Фториды

2,68

1,743

2,573

0,5298


Хлорид (по Cl)

2566,244

1588,6

2172,601

1094,899


ХПК

30

28,1

39,4

24,6


Цинк

5,34

0,537

5,2285

0,238

      Данные по концентрациям, валовым сбросам наиболее характерных загрязняющих веществ по предприятиям приведены в таблице 3.25. Виды и концентрация загрязняющих веществ зависят от состава сырья и применяемых технологических реагентов, а также от качества очистки сточных вод.

3.2.11. Рудничная вентиляция

      Рудничная вентиляция или проветривание шахт применяется для создания в подземных выработках нормальных атмосферных условий, исключающих вредное воздействие на человека ядовитых газов, высоких и низких температур. Основной принцип организации проветривания горных выработок шахты (рудника) – создание сквозной вентиляционной струи за счет общешахтной депрессии и пропуска этой струи через последовательно соединенные выработки. Используется нагнетательный, всасывающий или нагнетательно-всасывающий способ вентиляции и специальный порядок распределения и движения воздуха по выработкам. Воздух подают в шахту по одним выработкам, а отводят на поверхность по другим. Свежий воздух по выработкам распределяют в соответствии с потребностью с помощью вентиляционных устройств: автоматических вентиляционных дверей, шлюзов и перемычек.

      Источником движения воздуха в горных выработках являются шахтные вентиляторы главного и местного проветривания. Наибольшее распространение имеет проветривание горных выработок вентиляторами местного проветривания в сочетании с вентиляционными трубами. Вентиляторы местного проветривания применяются на шахтах и рудниках для подачи воздуха в забои тупиковых горных выработок. В качестве вентиляторов местного проветривания на рудниках и шахтах Казахстана преимущественно используются высоконапорные осевые вентиляторы фирмы "Korfmann" (GAL 12–450/450, GAL14-900/900, ESN 9–300) с электроприводом (ВМЭ) или пневмоприводом (ВМП) и в отдельных случаях центробежные вентиляторы типа ВЦ.

а

б

в







      а – ВМЭ-6, б - GAL 12–450/450, в - ESN 9–300

      Рисунок 3.19. Типы применяемых вентиляторов местного проветривания на рудниках и шахтах РК

      Вентиляторы главного проветривания для шахт и рудников предназначены для обслуживания вентиляционной сети всей шахты целиком или большей ее части. Такие установки призваны обеспечивать подачу в шахту необходимого количества воздуха. Используются центробежные вентиляторы типа ВЦ и осевые вентиляторы типа ВОД. На шахтах предприятия В используются центробежные вентиляторы типа ВЦД-31,5, осевые вентиляторы типа AVH180.200.4.10/50Hz.

      Широко применяется частотное регулирование приводных электродвигателей. ГВУ снабжаются системой дистанционного управления приводом вентилятора и контроля параметров работы с пульта горного диспетчера шахты. ГВУ оборудуют системой реверсирования вентиляционной струи. При работе вентиляторов на нагнетание в ГВУ дополнительно устраивается калориферная установка для подогрева воздуха в зимнее время. По типу теплоносителя калориферные установки могут быть с прямым нагревом воздуха с использованием природного газа, электрическими, паровыми или водяными.

      При прохождении по подземным выработкам вентиляционной струи к рудничному воздуху примешиваются пыль, различные газы, появляющиеся вследствие производства взрывов, работы дизельных машин, гниения деревянной крепи и т. д. Основная мера борьбы с примесями вредных газов – разбавление их свежим воздухом до предельно допустимых концентраций, например, газообразных продуктов взрыва ВВ, выхлопных газов, работающих в выработках машин с ДВС. Все машины с дизельными ДВС должны быть оборудованы двухступенчатой системой очистки выхлопных газов (каталитической и жидкостной) [16].

      Для эффективного выноса пыли из забоя скорость воздуха должна быть не менее расчетной, кроме того, для борьбы с запыленностью шахтного воздуха применяют специальный комплекс мер, среди которых наиболее распространено гидрообеспыливание. Пылеподавление у источников образования осуществляется с помощью воздушно-водяной смеси и с помощью водяной забойки (гидрозабойки скважин и шпуров).

      При подземной добыче руды основными загрязнителями являются газопылевые выбросы в атмосферу – смесь атмосферного воздуха с различными газообразными и пылевыми примесями, выделяющимися при производстве БВР, очистной выемки и пр. В периоды проведения массовых взрывов концентрация газопылевых примесей в исходящей струе многократно возрастает.

3.3. Комбинированный способ добычи руд цветных металлов (включая драгоценные)

      Комбинированный способ добычи руд цветных металлов (включая драгоценные) представлен совокупностью физико-технических и физико-химических технологий в различных сочетаниях открытых и подземных работ. Обязательным условием обеспечения эффективного применения комбинированного способа – формирование единой схемы вскрытия и подготовки запасов на весь период эксплуатации месторождения при временной и пространственной увязке различных технологий в едином проекте освоения запасов [28].

      Комбинированная разработка при рациональном сочетании и определенных технологических решениях по открытым и подземным горным работам может обеспечить заметное смягчение общих негативных последствий горного производства на окружающую природную среду. Одно из условий этого – максимально возможное совмещение производственных объектов карьера, рудника и смежных производств.

3.4. Обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные)

      Только небольшая часть полезных ископаемых пригодна для непосредственной переработки металлургическими, химическими или другими методами. Большая же часть их в естественном виде не может быть использована для этих целей, так как не удовлетворяет требованиям последующих технологической переработки. Руды цветных металлов подвергаются обогащению. Основными задачами, возникающими при обогащении, являются отделение полезных минералов от пустой породы и вредных примесей, и разделение полезных компонентов на ряд продуктов, наиболее пригодных для дальнейшей переработки.

      Металлургическое производство в настоящее время предъявляет очень высокие требования к рудам в отношении содержания в них основных металлов и примесей. Вместе с тем руды, которые могли бы удовлетворять этим требованиям, встречаются редко и количество их не может обеспечить современной потребности в металлах. Поэтому большая часть минерального сырья предварительно подвергается обогащению, так как в естественном виде руды не соответствуют этим требованиям. Обогащение полезных ископаемых – это совокупность процессов первичной (механической) обработки минерального сырья, имеющих целью отделение всех полезных минералов (концентрата) от пустой породы.

      Руды цветных металлов характеризуются бедным содержанием ценных компонентов, поэтому возникает необходимость повысить качество добываемых руд по содержанию в них металлов и вредных примесей.

      Необходимость повышения содержания основных металлов в рудах иллюстрируется данными таблицы 3.26, в которой сравнивается процентное содержание некоторых металлов в добываемых рудах и содержание металлов, требуемое для металлургического передела.

      Таблица 3.26. Содержание металлов в руде и концентратах, требуемое для металлургического передела

№ п/п

Наименование металла

Содержание в руде, %

Содержание в концентрате для металлургии, %

1

2

3

4

1

Медь

0,4-1,5

20-35

2

Цинк

3-5

50-60

3

Свинец

2-4

50-60

4

Молибден

0,2-0,5

50-60

5

Золото, г/т

0,4-›3

›600

      Содержание металлов в сырье, поступающем на металлургическую переработку, должно в десятки и сотни раз превышать содержание металлов в добываемых рудах. В ряде случаев руды могут перерабатываться при содержании металлов более низком, чем это указано, в этой связи резко снижаются технические и экономические показатели.

      Технологические этапы при обогащении полезных ископаемых остаются неизменными уже в течение длительного времени несмотря на то, что техники и технологии активно развиваются.

     


      Рисунок 3.20. Схема технологического этапа переработки руд

      Добываемая руда транспортируется на обогатительную фабрику в цех дробления или открытый склад руды.

      Первый этап – это рудоподготовка, включающая дробление и грохочение, измельчение и классификацию, направленная на получение требуемой крупности в целях разрушения плотного монолитного полезного ископаемого (руды) и раскрытия минералов полезных компонентов и минералов пустой породы.

      Обогащение – основные процессы, обеспечивающие увеличение содержания ценных компонентов путем сепарации измельченной руды физико-механическими и физико-химическими методами на продукты, обогащенные ценными компонентами – концентраты и обедненные ими – хвосты.

      Обезвоживание и складирование продуктов обогащения – это вспомогательные процессы, обеспечивающие получение концентратов в виде товарных продуктов и хвостов в виде продукта, пригодного для складирования и хранения.

      Транспортировка сырья по технологическим операциям: доставка добытой руды на обогатительную фабрику, буферное накопление руд (с возможным усреднением), загрузка аппаратов исходным питанием с заданной производительностью, предназначенные для продвижения всего процесса обогащения вперед с минимальными нарушениями производительности и потерь потока сырья (пыль, просыпи, переливы).

      Доставку добытой руды осуществляют железнодорожным способом или автотранспортом, а также системой конвейеров. Погрузка и разгрузка грузового транспорта, питание дробильного оборудования являются основными источниками пылеобразования на фабрике.

      При обогащении руд цветных металлов на предприятиях могут использоваться следующие энергетические ресурсы: электрическая энергия, котельно-печное топливо, тепловая энергия, водные ресурсы.

      В виду того, что на предприятиях в большей степени не налажен раздельный учет потребляемых энергетических ресурсов по технологическим переделам были рассмотрены укрупненные показатели потребления ТЭР и удельных расходов на производимую продукцию.

      В таблице 3.27 представлены текущие объемы потребления энергетических ресурсов, применяемых при обогащении руд цветных металлов (включая драгоценные).

      В качестве удельных расходов потребления ресурсов определено потребление ресурсов на тонну произведенной продукции (кг произведенной продукции для драгоценных металлов).

      Таблица 3.27. Текущие объемы потребления энергетических ресурсов

№ п/п

Наименование объекта

Потребляемый ресурс

Целевое назначение использования

Годовое потребле-ние, т у. т

Удельное потребление, т у.т./т
т у.т./кг*


1

2

3

4

5

6


В14

Электрическая энергия

Обогащение

84 290,142

0,00383 – 0,00408


В15

13 859,640

0,45357 – 0,46501


В16

8 458,459

0,02504 – 0,06250


В17

25 779,279

0,09318 – 0,15509


С3

87 364,563

0,15899 – 0,30649


С5

10 862,096

0,02352 – 0,05095


С6

17 602,075

0,20097 – 0,24492


D6 – D7

2 160,889

0,00180 – 0,00270


D8

17 052,502

0,03727 – 0,04893


D9

33 068,550

0,13019 – 0,20539


E3

15 977,177

*3,30859 – 6,83369


E4

9 494,690

*0,59704 – 1,83331


F3

2 571,505

*1,07146 – 1,77468


G2

53 054,193

*3,71372 – 4,46396


H4

1 546,346

*1,06866 – 1,09670


H5

3 081,355

*3,22993 – 3,40858


H6

3 451,489

*3,34447 – 3,45841


D8

Тепловая энергия

14 524,138

0,03175 – 0,04167


D9

20 148,414

0,07932 – 0,12515

      Основным энергетическим ресурсом, потребляемым предприятиями обогащения, является электрическая энергия.

      Из представленной таблицы видно, что удельный расход электрической энергии (цветные металлы) на продукцию (концентрат) может варьироваться в пределах от 0,00180 до 0,46501 т у.т. на тонну продукции (концентрата). Такое расхождение в удельных расходах связанно с применяемыми методами обогащения, а также с начальной концентрацией полезных ископаемых в перерабатываемой руде.

      Удельный расход электрической энергии (драгоценные металлы) на продукцию (концентрат) может варьироваться в пределах от 0,59704 до 6,83369 т у.т. на кг продукции (концентрата). Такое расхождение в удельных расходах связанно с применяемыми методами обогащения, а также с начальной концентрацией драгоценных металлов в перерабатываемой руде.

3.4.1. Подготовительные процессы: дробление и грохочение, измельчение и классификация

      К подготовительным процессам относятся процессы дробления и измельчения, при которых достигается раскрытие минералов в результате разрушения сростков полезных минералов с пустой породой с образованием механической смеси частиц и кусков разного минерального состава, а также процессы грохочения и классификации, применяемые для разделения по крупности полученных при дроблении и измельчении механических смесей. Задача подготовительных процессов – доведение минерального сырья по крупности, необходимой для последующего обогащения. Крупность зависит от размера вкрапленности минералов полезного компонента в минералах пустой породы.

      Между дроблением и измельчением нет принципиальной разницы. Дроблением и измельчением называются процессы разрушения кусков (зерен) полезных ископаемых на более мелкие зерна путем действия внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления между частицами. Условно считают, что при дроблении получаются зерна крупностью более 5 мм, а при измельчении - менее 5 мм в водной среде. Машины, с помощью которых осуществляется дробление и измельчение, соответственно называются дробилками и мельницами. При дроблении руд цветных металлов используются щековые и конусные дробилки, для мокрого измельчения - мельницы барабанного типа с загрузкой измельчающих тел - шарами или стержнями и МСИ.

      Полезные ископаемые в зависимости от их минерального состава, метода обогащения и характера использования подвергаются дроблению и измельчению до различной крупности. При обогащении полезных ископаемых дробление и измельчение применяются для разъединения сростков рудных (полезных) и нерудных минералов, содержащихся в исходном материале, доведения исходного материала до необходимой крупности или гранулометрического состава. Предел крупности дробления и измельчения определяется размером вкрапленности рудных и нерудных минералов.

      Все операции по уменьшению крупности (дробление и измельчение) определяются характеристиками питания сырья, которое подается в процесс. Добытая руда всегда состоит из кусков различной крупности. Наряду с крупными кусками (достигающими при открытой добыче 1,5 м и до 350 мм - при подземной), в ней содержатся частицы в несколько долей миллиметра. Основным исходным параметром для выбора технологии рудоподготовки является "дробимость или измельчаемость" материала, имеющая также название "индекс работы" и "профиль износа", называемый индексом абразивности и градация по крепости руды, твердости минералов.

      При дроблении и измельчении любого полезного ископаемого необходимо соблюдать принцип "не дробить, не измельчать ничего лишнего". Для этого используются процессы грохочения и классификации с целью отделения готового класса крупности перед дроблением или измельчением [29].

      Грохочение – процесс разделения полезного ископаемого на классы по крупности путем просеивания его через одно или несколько сит (решет). Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, а продукты грохочения – классами крупности. Оставшийся на сите материал называется над решетным продуктом, а провалившийся через отверстия сита - под решетным.

      Различают следующие виды грохочения: вспомогательное, подготовительное, самостоятельное, с целью обезвоживания обезшламливания и избирательное.

      Вспомогательное грохочение применяется для отделения готового по крупности материала от исходного, поступающего на дробление, или же для контроля крупности дробленого продукта. Первый вид грохочения называется предварительным, а второй – контрольным.

      Подготовительное грохочение применяется для разделения исходного материала по крупности на классы перед последующими операциями обогащения с целью повышения их эффективности.

      Самостоятельным называется грохочение, продукты которого являются товарными и направляются потребителю.

      Грохочение с целью обезвоживания находит широкое применение для первичного отделения воды от продуктов обогащения.

      В процессе рудоподготовки руд цветных металлов при грохочении используются неподвижные колосниковые и вибрационные грохота.

      Операция дробления вместе с относящимися к ней операциями грохочения составляет стадию дробления, а совокупность стадий дробления – схему дробления. Схемы дробления включают одну, две, три и более стадии дробления, выполняемые в гирационных дробилках первой стадии дробления, щековых дробилках, молотковых дробилках, конусных дробилках для крупного, среднего и мелкого дробления, роллерпрессах [30].

      Классификация измельченных продуктов по крупности в жидкой среде основаны на различии в скоростях падения частиц различного размера.

      К классификаторам относятся машины и аппараты, предназначенные для разделения тонкозернистых материалов по равнопадаемости на фракции различной крупности и плотности в жидкой или воздушной среде. Осуществляемый в них процесс разделения основан на различии скоростей стесненного падения крупных и мелких, плотных и легких частиц, взвешенных в покоющейся или движущейся среде.

      Вода вместе со взвешенными в ней минеральными частицами представляет собой пульпу, являющуюся исходным продуктом (питанием) классификатора. В классификаторе пульпа разделяется на два или несколько продуктов (фракций) различной крупности. При разделении на два продукта более крупный продукт носит название песковой фракции, сокращенно – песков, а более мелкий называется сливом. Силовое поле, под действием которого происходит разделение взвеси в классификаторе, может быть полем силы тяжести (спиральные классификаторы) и полем центробежных сил инерции (гидроциклоны).

      Таблица 3.28. Выбросы пыли в атмосферный воздух при дроблении и грохочении, измельчении, классификации (по данным КТА)

№ п/п

Наименование объекта
 

Валовые выбросы загрязняющих веществ, т

макс

мин

1

2

3

4


В10

360,5781

316,79896


В14

723,953848

520,825527


С1

63,73

31,311


С2

194,030773

142,318503


Е1

77,6516

11,78199


F1

254,5533

76,64286


F2

468,7013

267,7013


G2

481,400561

191,950133


H1

353,8744

282,1069


H2

266,3974

71,174


H3

759,9454

473,62

      В таблице 3.28 представлены валовые выбросы пыли при подготовительных процессах обогащения руд цветных металлов. Из таблицы 3.28 следует, что валовые показатели выбросов загрязняющих веществ варьируются в пределах от 31,311 тонн при минимальном показателе выброса до 759,9454 тонн при максимальном объеме выброса. Такое расхождение в показателях может зависеть от типа и мощности оборудования для дробления руды, типом используемого очистного оборудования.

3.4.2. Основные методы обогащения

      Методы обогащения основаны на разделении минералов по их свойствам: плотности – гравитационное обогащение; смачиваемости поверхностей – флотация; магнитной восприимчивости – магнитная сепарация; электрическим свойствам (электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, способности заряжаться при трении) – электрическая сепарация; различию в естественной и наведенной радиоактивности – радиометрическое обогащение и др.

      Для переработки бедных и окисленных руд широко используются процессы гидрометаллургии – химического, бактериального выщелачивания с последующими экстракцией и электролизом или с последующей сорбцией и плавкой.

      Для руд сложного вещественного состава, в связи с вовлечением в переработку труднообогатимых руд и техногенного минерального сырья, характеризующегося низким содержанием ценных компонентов и тонкой вкрапленностью минералов, комплексное извлечение ценных компонентов достигается сочетанием процессов обогащения с использованием гидрометаллургических, химических и биологических переработок – комбинированные схемы [31].

      В результате обогащения руд, помимо концентратов, образуются хвосты (отходы процесса обогащения с содержанием ценных компонентов значительно ниже, чем в исходном сырье), которые, в зависимости от минерального состава пород, поступают на хвостохранилище или на переработку в целях комплексного использования сырья (например, для до извлечения ценных компонентов), либо их применяют в качестве флюсов, строительных материалов и др. При содержании в руде нескольких полезных компонентов из нее получают селективные концентраты, содержащие один ценный компонент, или комплексные концентраты (например, медно-золотые, никель-кобальтовые), которые разделяются на ценные компоненты в металлургическом процессе.

      Разнообразие видов и минералого-петрографических характеристик полезных ископаемых почти полностью исключает возможность применения однотипных схем и режимов обогащения. В каждом конкретном случае схема обогащения определяется в зависимости от минерального состава и размеров вкраплений минералов в породе и других характеристик руды.

      Схема обогащения рудного сырья состоит из ряда последовательных процессов – подготовительные процессы (дробление, грохочение и измельчение, классификация), собственно обогащение и вспомогательные процессы (обезвоживание: сгущение, фильтрование, сушка) для достижения необходимого содержания влаги в концентратах и складирование отвальных хвостов.

3.4.2.1. Гравитационные методы обогащения

      Гравитационными процессами обогащения называются процессы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером или формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления.

      К гравитационным процессам относятся отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, желобах, винтовых сепараторах, обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях, гравитационная классификация. В качестве среды, в которой осуществляется гравитационное обогащение, используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости.

      Разделение частиц при гравитационном обогащении обычно происходит в движущейся среде с достаточно большим содержанием твердого.

      При одинаковой крупности и форме частиц разделение происходит тем успешнее, чем больше разница в плотностях разделяемых минералов.

3.4.2.2. Флотационные методы обогащения

      Флотационный процесс обогащения полезных ископаемых основан на избирательном прилипании частиц минералов к поверхности раздела двух фаз.

      Пенной флотацией называется процесс, при котором гидрофобные частицы прилипают к вводимым в пульпу пузырькам воздуха или газа и поднимаются с ними вверх, образуя пену, а гидрофильные частицы остаются взвешенными в пульпе. В пенный продукт переходят минералы цветных металлов - концентрат, а с пульпой уходят минералы пустой породы, образуя хвосты.

      При разрушении твердого тела, когда связи между молекулами, атомами или ионами разрываются, на его поверхности появляются ненасыщенные связи.

      Обнажение на поверхности минерала сильных связей - ионных, металлических и некомпенсированных ковалентных - приводит к полной смачиваемости водой и, наоборот, тела, при раскалывании которых на поверхности обнажаются преимущественно слабые - молекулярные или сильные, но взаимно компенсированные связи, - смачиваются не полностью и характеризуются естественной флотируемостью.

      Минералы могут успешно флотироваться при помощи специальных реагентов, которые собирают на поверхности раздела твердое тело - жидкость и на границе раздела жидкость - воздух.

      К первой группе реагентов относятся собиратели и многие модификаторы флотации (активаторы и депрессоры), ко второй - главным образом пенообразователи.

      Собиратели (коллекторы) ухудшают смачиваемость поверхности минералов водой, что характеризуется увеличением краевого угла смачивания и сокращают время, необходимое для прилипания частицы к пузырьку, таким образом повышают гидрофобность поверхности минералов.

      Действие собирателей в большинстве случаев недостаточно селективно и обычно приводит к флотации нескольких минералов.

      Для выделения в пенный продукт какого-либо одного или группы минералов применяют реагенты-модификаторы. Модификаторы флотации регулируют действие собирателей, усиливая или ослабляя его. Улучшения условий взаимодействия собирателей с поверхностью минералов достигают, применяя активаторы. Для ухудшения или полного прекращения флотации во флотационную пульпу вводят депрессоры (подавители). Действие депрессоров противоположно действию собирателей: они улучшают смачиваемость минералов водой - значение краевого угла уменьшается до нуля или до такой величины, когда прилипание частицы к пузырьку неустойчиво и требуется значительное время их контакта.

      Реагенты-пенообразователи применяют для тонкого диспергирования, вводимого во флотационную машину воздуха и образования пены.

      К вспомогательным реагентам относятся регуляторы pH среды - реагенты, изменяющие концентрацию гидроксильных и водородных ионов в пульпе; модификаторы пены - реагенты, меняющие структуру пены или гасящие ее.

3.4.3. Химические процессы в комбинированных схемах обогащения

      Комбинированные схемы обогащения минерального сырья включают химические процессы в начале, середине или конце схем механической обработки руд. Данную область технологии называют химическим обогащением.

      Используются следующие процессы: гидрометаллургические, термохимические, пирометаллургические, хлоридо- и фторидо- возгонка, сульфатизирующий, восстановительный, окислительный, сегрегационный обжиг и др. Наибольшее промышленное применение получили гидрометаллургические процессы. Преимуществами их, например, при сравнении с пирометаллургическими процессами, являются возможность переработки более сложных, более бедных полиметаллических продуктов с осуществлением практически полного разделения металлов и более рационального решения задачи охраны окружающей среды, применения при разложении перерабатываемых проб сравнительно невысоких температур [32].

      В настоящее время во многих странах развернуты исследования по совершенствованию химических процессов в следующих направлениях:

      предварительная обработка труднообогатимых и необогатимых руд или промпродуктов для образования (или, наоборот, удаления) поверхностных пленок на зернах рудных минералов, сегрегации тонкодисперсных частиц и других химических изменений отдельных компонентов с целью повышения различия физических и физико-химических свойств минералов и создания возможности разделения их обычными методами обогащения;

      доводка богатых концентратов, но некондиционных по содержанию основного компонента или примесей, путем частичного или полного удаления из них химическими методами некоторых сопутствующих минералов;

      переработка черновых, коллективных концентратов или трудно доводимых промпродуктов с целью практически полного селективного извлечения полезных компонентов в одноименные продукты.

      В случае химической переработки продуктов обогащения на операции их вскрытия обычно все ценные компоненты, а также некоторая часть примесей переводятся в раствор из исходного материала. Вследствие этого технологические схемы значительно усложняются. При их осуществлении требуются большие расходы реагентов. Однако применение химической переработки продуктов обогащения позволяет повысить извлечение из руды основных элементов в конечные продукты, как правило, с более высоким содержанием их и меньшим содержанием вредных примесей, чем при других химических процессах. Так, в конечных продуктах может быть достигнуто содержание примесей <0,1 %, что значительно повышает рентабельность химической технологии.

      Выбор химического процесса зависит от вещественного состава исходного сырья, содержания и минеральных форм полезных компонентов, их стоимости и требований к качеству конечной продукции.

      Наибольшие успехи в гидрометаллургической переработке бедных продуктов обогащения достигнуты в результате разработки и широкого применения выщелачивания, автоклавных, сорбционных, мембранных и экстракционных процессов.

      Для наиболее сложного по составу минерального сырья схема гидрометаллургической переработки может включать следующие операции: дополнительное измельчение исходного материала, разложение извлекаемых минералов, выщелачивание полезных компонентов, очистку полученных растворов от вредных примесей, разделение и осаждение извлекаемых соединений, отделение получаемых твердых продуктов от жидкой фазы, сушку, брикетирование, обжиг конечных продуктов, регенерацию реагентов, использование или очистку отработанных растворов. Часто осуществляется совмещение некоторых операций: например, дополнительное измельчение продуктов, их разложение и выщелачивание (в шаровых мельницах или в горизонтальных автоклавах), разложение минеральных компонентов и выщелачивание образовавшихся соединений, использование отработанных растворов в качестве оборотных.

      Методы выщелачивания. Выщелачивание применяется, обычно, для легкорастворимых руд или для руд, обогащение которых минералогически более трудно (например, тесное срастание зерен полезного минерала с минералами пустой породы, иначе говоря, плохая "раскрываемость" зерен полезного компонента руды) другими методами, например, методом флотации. При выщелачивании ценные металлы отделяются от руды различными растворителями, например кислотами или цианидом. Цианид используется для улучшения извлечения ценных металлов, например, в процессе обогащения золота, так как с помощью него можно отделить большую часть такого золота, которое не отделяется гравитационным или флотационным методом.

      Эффективность выщелачивания при необходимости можно повысить с помощью бактерий или само выщелачивание может быть основано на жизнедеятельности бактерий.

      После выщелачивания драгоценные металлы осаждаются из раствора химическим путем (например, восстановлением с помощью HS) или электролизом. До процесса осаждения раствор концентрируется методом рециркуляции выщелачивающего раствора, методом жидкостной экстракции/реэкстракции или экстракцией/абсорбцией.

      Выщелачивание металлических руд проводится или в резервуаре (чановое выщелачивание), или в штабеле руды (кучное выщелачивание). В первом случае используются реакторы выщелачивания и/или автоклавы. Реакторы выщелачивания представляют собой резервуары со смесителями, где руда подвергается воздействию химических растворителей и/или газов в пульпе. Иногда эффективность растворения повышается путем подогрева реактора, например - паром. В автоклаве реакция ускоряется путем поднятия температуры раствора выше его точки кипения (избыточное давление). В автоклав добавляется кислород для окисления сульфидных минералов. До соединения с рудой раствор можно обогатить другими методами, например- флотацией (в т. ч. в процессе обогащения золота, разложение сульфидов до выщелачивания цианидом, когда золото связано с сульфидными минералами, рис. 3.21).

     


      Рисунок 3.21. Принципиальная схема выщелачивания золота

      При кучном выщелачивании штабель руды орошается растворителем, который растворяет в руде благородные металлы. Раствор металлов поступает в накопительную систему под штабелем руды. В Финляндии кучное выщелачивание используется на руднике в Талвиваара, где металлы выделяются из руды методом биологического кучного выщелачивания (основанном на жизнедеятельности бактерий).

3.4.4. Вспомогательные процессы

3.4.4.1. Подготовка и подача реагентов

      В состав реагентного участка обогатительной фабрики входят: склады сухих и жидких реагентов и масел; реагентное отделение, предназначенное для приготовления растворов реагентов требуемой концентрации; дозировочная площадка, размещаемая вблизи флотационного отделения, с расходными бачками для растворов и питателями реагентов.

      Если реагентное отделение размещается в пристройке главного корпуса обогатительной фабрики, то при нем обычно предусматривается небольшой расходный склад реагентов на 3–10 суточный запас. В расходный склад реагенты поступают с реагентного склада, где запас реагентов составляет одно-трехмесячную потребность в зависимости от расхода их и условий снабжения.

      Если реагентное отделение выносится в отдельное здание, то с этим зданием совмещен реагентный склад. В этом случае в реагентном отделении место для хранения только 1–2 суточного запаса реагентов. Площадь склада позволяет хранить реагенты, поступающих в таре (мешках, ящиках, бочках) при высоте укладки их в штабели до 2 м, нагрузка на 1 м2 площади хранения 1,5-2 тонны, что составляет 70-75 % от общей площади склада.

      Погрузочно-разгрузочные работы и транспорт внутри реагентного склада механизированы автопогрузчиками и мостовыми кранами.

      Для жидких реагентов, поступающих в цистернах, таких как флотационные масла, пиридин, крезол, жидкое мыло, аэрофлот, кислоты и т. п., устроены пункты слива цистерн и склады в виде горизонтальных или вертикальных резервуаров, подобно тому, как устраиваются склады для нефтепродуктов. На дозировочную площадку или в реагентное отделение реагенты перекачиваются насосами с автоматическим управлением.

      Работа реагентного отделения организована следующими положениями:

      приготовление растворов желательно организовать в одну смену с целью сокращения числа рабочих;

      при односменном приготовлении реагентов емкость чанов для готовых растворов должна быть не менее суточного расхода реагента;

      для каждого реагента необходимо минимум два чана: один, оборудованный мешалкой, - для растворения реагентов и другой, расходный - для готового раствора;

      с ядовитыми, а также горючими реагентами можно работать только в изолированном помещении с соблюдением специальных правил безопасности и правил противопожарной безопасности.

      Реагентное отделение располагается обычно на верхней площадке обогатительной фабрики, выше главного корпуса, а на фабриках малой и средней производительности - размещается в пристройке, примыкающей к бункерам главного корпуса.

      Растворы реагентов на дозировочную площадку перекачиваются центробежными песковыми или кислотоупорными насосами. На некоторых обогатительных фабриках хорошо работают пневматические камерные насосы, не имеющие механических движущихся деталей, соприкасающихся с растворами.

      На дозировочной площадке размещаются расходные бачки небольшой емкости, служащие для автоматического наполнения питателей реагентов. Эта площадка обычно находится в главном корпусе обогатительной фабрики между цехами измельчения и флотации; на больших фабриках для площадки выделяется место в пролете для электрооборудования, а на малых фабриках площадка устраивается вблизи колонн, разделяющих пролеты измельчения и флотации. От реагентных питателей к точкам потребления протягивается самотечная сеть трубок малого диаметра. Для разводки реагентов рекомендуется применять трубы из пластмасс, т. к. они легки и не подвергаются коррозии.

      Подача реагентов в процесс флотации должна быть оснащена системой автоматизации и программным обеспечением дозировки каждого реагента в зависимости от количества перерабатываемой руды и характеристики руды (сортность, степень окисленности).

3.4.4.2. Обезвоживание продуктов обогащения

      Получаемые на фабриках при обогащении руды продукты, как правило, представлены жидкими пульпами. В зависимости от дальнейшей переработки или перевозки и хранения, концентраты и хвосты подвергаются процессам обезвоживания. Вода, удаленная из этих продуктов, возвращается в технологический процесс системой оборотного водоснабжения.

      К вспомогательным процессам относят обезвоживание полезных ископаемых. Под обезвоживанием следует понимать дальнейшую обработку конечных продуктов, полученных на стадии обогащения. Обезвоживание осуществляется стадиально: сгущение, фильтрация и сушка. Обезвоживание касается как полезных минералов (концентрата), так и минеральных отходов (хвостов).

      В первом случае обезвоживание означает улучшение качества продукта путем приведения концентрата в состояние, пригодное для транспортирования, или в полностью сухую форму.

      Обезвоживание хвостов означает надлежащую обработку материала отходов (промывочной воды, технологических стоков и т. п.) с целью защиты окружающей среды, для восстановления технологической воды и для превращения определенной части отходов в полезный материал.

      Сгущение основано на естественном осаждении в жидкости мелких и тонких частиц твердого под действием силы тяжести.

      Фильтрация является процессом отделения твердых частиц от жидкости через пористую перегородку, проницаемую для жидкости, но непроницаемую для твердых частиц.

      Сушка применяется в тех случаях, когда обработка материала тем или иным методом во влажном состоянии невозможна, затруднительна или экономически менее выгодна.

3.4.5. Аппараты для обогащения руд цветных металлов

3.4.5.1. Аппараты для рудоподготовки

      На обогатительную фабрику с рудника поступает руда, содержащая куски различной крупности. При подземной добыче руды величина максимального куска, как правило, не превышает 300 мм, а при открытой разработке - 1500 мм. Для обогащения необходимо уменьшить крупность кусков руды до размеров естественной вкрапленности ценных минералов в пустой породе и до крупности, необходимой для выполнения обогатительных операций; например, для гравитационного обогащения - до 10 мм, для флотации - менее 0,3 мм.

      Уменьшение размеров кусков руды, разрушением их действием внешних сил является дроблением.

      Дробление производится в специальных машинах, дробилках, методами раздавливания, раскалывания, истирания, удара или их сочетанием. Кроме того, в ряде дробилок на куски руды оказывают действие изгибающие и разрывающие силы.

      В зависимости от величины куска, поступающего на обогатительную фабрику, и физических свойств руды дробление производится в одну или несколько стадий (приемов). Первая (I) стадия обычно называется крупным, вторая (II) - средним и третья (III) - мелким дроблением. Во всех этих стадиях основными способами дробления являются раздавливание и раскалывание.

      Дробление руд цветных и редких металлов обычно производится в дробилках следующих типов: крупное дробление - в щековых и конусных, среднее дробление - в стандартных конусных, мелкое дробление - в короткоконусных.

      Кроме того, ограниченно применяются валковые, молотковые и другие типы дробилок.

      Щековые дробилки. В щековой дробилке дробление производится путем раздавливания дробимых кусков между вертикальной и наклонной плоскостями (щеками). Щековая дробилка самая распространенная дробилка для дробления руд и горных пород. Существует несколько конструкций щековых дробилок, отличающихся расположением оси подвеса подвижной щеки (верхнее или нижнее), характером движения щеки (простое ЩДП или сложное ЩДС) и конструкцией движущегося механизма (кулачковый или шарнирно-рычажный).

      Конусные дробилки для крупного дробления. В конусных дробилках раздавливание и истирание кусков руды происходит между двумя усеченными конусами, из которых внешний – неподвижный, установлен вниз вершиной, а внутренний - подвижный - вверх.

      Выпускаются конусные дробилки для крупного дробления типа ККД - с механическим регулированием разгрузочной щели и типа КРД - с гидравлическим регулированием разгрузочной щели.

      Сравнивая щековые и конусные дробилки для крупного дробления, следует отметить, что оба типа дробилок расходуют практически одинаковое количество энергии. Однако, если в конусных дробилках дробление происходит непрерывно, то в щековых - только в момент переднего хода подвижной щеки; в момент заднего хода энергия аккумулируется маховиком и затем расходуется при следующем переднем ходе щеки.

      При обеспечении непрерывной подачи руды конусная дробилка, работающая с заполненной загрузочной воронкой, предпочтительнее щековой. В случае подачи руды с перерывами следует отдать предпочтение щековой дробилке меньшей производительности, проводя операцию дробления более длительно. Кроме того, конусная дробилка при одинаковой ширине загрузочного отверстия имеет примерно вдвое большую производительность, и потому она чаще применяется на крупных обогатительных фабриках.

      Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления. Основное конструктивное отличие конусных дробилок для среднего и мелкого дробления от дробилок для крупного дробления состоит в том, что в них оба конуса расположены вершиной вверх.

      Дробление в конусных дробилках для среднего и мелкого дробления происходит сначала методом раздавливания, затем в параллельной зоне методом истирания. Дробилки для мелкого дробления отличаются от дробилок для среднего дробления более коротким внутренним конусом, большим диаметром приемной воронки и меньшим размером загрузочного отверстия, а также более длинной параллельной зоной и крутым наклоном образующей конуса.

      Для дробилок среднего и мелкого дробления характерны большая степень дробления (от 1,5 до 20) и высокая производительность при относительно равномерном по крупности дробленом продукте. В то же время эти дробилки довольно сложны по конструкции, требуют тщательного ухода и наблюдения и плохо работают при дроблении влажной руды повышенной вязкости.

      Для мелкого и тонкого дробления нетвердых и хрупких руд (оловянные, вольфрамовые и др.) могут применяться двухвалковые дробилки, которые представляют собой компактную и простую по конструкции машину. Дробильные валки состоят из двух валков с гладкой, рифленой или зубчатой поверхностью, вращающихся навстречу друг другу. Руда засыпается в щель между ними и истирается. Дробильные валки применяются для мелкого дробления сухого материала с небольшой степенью дробления. Преимуществом валковых дробилок является простота и надежность конструкции, основными недостатками - высокое пылеобразование при работе и низкая производительность.

      При дроблении некоторых типов окисленных руд, содержащих глинистые минералы, могут применяться роторные дробилки, к которым относятся:

      молотковые дробилки с шарнирно подвешенными или жестко закрепленными билами на вращающемся валу в дробильной камере с решетчатой нижней частью, через которую разгружается измельченный материал;

      стержневые дробилки, в которых дробильная камера состоит из нескольких решетчатых цилиндров, вставленных один в другой с жестко закрепленными стержнями и вращающимися навстречу друг другу;

      роторные дробилки, в которых дробление происходит в результате удара куска о стенку дробильной камеры.

      Возможно также разрушение кусков руды в результате резкого снижения давления газа или пара (пневматическая дробилка взрывного действия), действия взрывной волны под влиянием искрового разряда в воде (электрогидравлические дробилки взрывного действия), местного нагрева кусков руды током высокой частоты (электротермические устройства с высокочастотным генератором для додрабливания негабаритных кусков, имеющих размер больше загрузочного отверстия дробилок). Однако эти дробильные устройства еще не имеют промышленного значения.

      Вспомогательная аппаратура дробильных цехов. В дробильных цехах устанавливаются аппаратура и приспособления, необходимые для обслуживания дробилок: ленточные конвейеры, питатели, приспособления для предотвращения попадания в дробилки металлолома и конвейерные весы.

      Для того, чтобы руда равномерно поступала в дробилки из бункеров, последние снабжаются автоматическими питателями: для руды крупностью 75 мм и более обычно применяются пластинчатые питатели фартучного или лоткового типа, для мелкой руды - ленточные, вибрационные и другие питатели.

      Питатель фартучного типа состоит из стальных пластин, которые расположены так, что каждая последующая из них своим краем прикрывает край предыдущей, не давая просыпаться материалу через зазор между пластинами. Пластины закреплены на двух бесконечных цепях. Длина звена цепи равна длине пластины. На пальце каждого звена находится ролик с ребордой, который обеспечивает движение пластины по специальным рельсам. Цепь натянута между двумя звездочками.

      Питатель устанавливается под бункером. Толщина слоя руды на пластинах регулируется задвижкой. Зазор между нижним краем задвижки и пластиной должен быть в 2 раза больше самого крупного куска руды. Если в этом случае количество подаваемой руды окажется велико, снижают скорость движения питателя.

      Питатели фартучного типа непригодны для установки под углом более 15 °, так как руда будет скользить по уклону, а также для влажной и глинистой руды. Для работы в таких условиях пригоден лотковый питатель с пластинами в виде лотка.

      Ленточный конвейер устанавливают в конце короткой наклонной воронки, смонтированной под бункером и снабженной задвижкой для регулировки толщины слоя руды на ленте. Задвижкой грубо регулируется производительность питателя. Более точная регулировка производится изменением скорости движения ленты.

      Вибрационный питатель представляет собой наклонный лоток, закрепленный верхним концом под разгрузочной воронкой бункера и подвешенный на пружинах с вибратором, придающим ему колебания (3000 колебаний в минуту). Частота колебаний системы является постоянной величиной. Работу питателя регулируют изменением амплитуды колебаний.

      Вибрационные питатели отличаются простотой конструкции и легкостью обслуживания, но они чувствительны к изменениям крупности руды, влажности, присутствию глины по сравнению с пластинчатыми и ленточными, что является их недостатком.

      Для предотвращения попадания в дробилки металлических предметов используют металлоотделители и металлоискатели, а также комбинированные системы, состоящие из металлоискателей и металлоотделителей.

      Действие металлоискателя основано на ухудшении добротности колебательного контура генератора, установленного на конвейерной ленте, питающей дробилку рудой, под влиянием потерь на вихревые токи, возникающие при наличии в руде металлических предметов. Обнаружив металлический предмет в руде, металлоискатель подает сигнал на металлоотделитель, обычно установленный за ним. В металлоотделителе форсируется намагничивающий ток и металл притягивается.

      Наиболее надежной является схема, состоящая из двух металлоискателей и металлоотделителя, установленного между ними, так как второй металлоискатель будет контролировать работу металлоотделителя и при необходимости останавливать конвейер. Обычно число остановок в этих условиях бывает невелико.

      Грохоты. Дробление руды является одной из наиболее дорогих операций в цикле обогащения. Поэтому принцип "не дробить ничего лишнего" является основным правилом при дроблении. С этой целью перед подачей в дробилку руду подвергают грохочению, при котором отделяются куски крупностью, равной и меньшей дробленого продукта. Поэтому в дробилку поступают только куски, требующие дробления, что значительно снижает расходы на эту операцию.

      Различают четыре вида грохочения:

      вспомогательное, в том числе предварительное - перед дроблением и контрольное - после дробления;

      подготовительное - для разделения материала по крупности с целью самостоятельного обогащения каждого класса крупности;

      самостоятельное (или механическая сортировка), предусматривающее выделение определенного класса крупности в качестве готового продукта;

      обезвоживающее - для удаления из руды основной массы воды после ее промывки или для отделения суспензии от продуктов после разделения в тяжелой суспензии.

      Грохочение производится в аппаратах - грохотах, в которых руда проходит через одно или несколько просеивающих поверхностей (решеток). Продукт, прошедший через отверстия решеток, называется под решетным, оставшийся на решетке - над решетным.

      В зависимости от особенностей конструкции грохоты отличаются: геометрической формой просеивающей поверхности (плоские, дуговые и барабанные), расположением просеивающей поверхности (наклонные и горизонтальные), характером движения просеивающей поверхности (неподвижные, с движением отдельных элементов просеивающей поверхности, подвижные с вращательным и возвратно-поступательным движением).

      Эта классификация является наиболее распространенной.

      В зависимости от типа грохота меняется форма просеивающей поверхности, которая может быть представлена наборными металлическими стержнями различной формы сечения - колосниками, листовыми перфорированными решетами со штампованными или сверлеными отверстиями круглой, квадратной или прямоугольной (в "елочку") формы, решетками из стержней круглого сечения, шпальтовыми ситами из стержней (проволоки) фасонного сечения и проволочными плетеными ситами (металлическими сетками).

      Материалом для изготовления решет служат различные виды сталей, литая резина, чугун, реже бронза и латунь.

      Неподвижные колосниковые грохоты, устройства для грохочений крупнокусковой руды, представляют собой наклонные решетки, собранные из колосников, со щелью шириной не менее 50 мм.

      Ширина грохота обычно определяется длиной фронта загрузки руды, а длина зависит от производительности и эффективности грохочения. Обычно длина принимается в 3–4 раза больше ширины. Угол наклона колосникового грохота составляет 45–50 ° для сухих руд и 50–60 ° для влажных. Эффективность грохочения или точность отсева обычно в пределах 55–60 %, при низкой производительности она может повышаться до 75 %.

      Дуговые грохоты являются разновидностью колосниковых и предназначены для мокрого грохочения измельченных руд крупностью 0,074 – 12 мм. Дуговая колосниковая решетка имеет радиус кривизны 0,5–1,65 м, ширину 0,3–1,2 м и площадь грохочения 0,1–3 м2. Основными преимуществами дугового грохота являются компактность конструкции и отсутствие движущихся частей и привода. Дуговые грохоты целесообразно применять при обогащении руд, содержащих легкошламующиеся минералы (галенит, касситерит).

      Из плоских грохотов с продольными симметричными колебаниями применяются инерционные, гирационные, самобалансные и саморезонансные.

      Инерционные наклонные грохоты имеют круговую или прямоугольную траекторию колебания решета, угол наклона решета – 15–26 °. Материал по его поверхности перемещается под действием направленной вдоль сита слагающей силы тяжести и инерции. Инерционность грохоту придают установленный на нем вибратор и пружины опор или подвески. Материал может разделяться на два или три класса, в зависимости от того, сколько сит установлено на грохоте. Инерционные грохоты выпускаются легкого типа для грохочения материала с насыпной массой (насыпной плотностью) 1 тонна/м3, среднего типа для грохочения материала с насыпной массой 1,6 тонн/м3 и тяжелого типа для грохочения материала с насыпной массой не более 2,5 тонн/м3. Инерционные грохоты применяют для просева влажных, слежавшихся материалов крупностью от 60 до 3 мм.

      Гирационные наклонные грохоты представляют собой полувибрационные аппараты с эксцентриковым приводом с двумя ситами. Выпускаются грохоты среднего типа для грохочения материала с насыпной массой 1,6 тонн/м3 и крупностью не более 150 мм и тяжелого типа для грохочения материала с насыпной массой 2,5 тонн/м3 и крупностью не более 400 мм. Угол наклона короба - до 36 °. Ориентировочная производительность 140–250 м3/ч.

      В отличие от инерционных, у гирационных грохотов амплитуда вибрации короба фиксирована, равна 4 мм. Возникающие при круговых возвратно-поступательных движениях ("гирациях") центробежные силы инерции компенсируются специальными дебалансными грузами, установленными на дисках вибратора.

      Вибрационные самобалансные горизонтальные грохоты представляют собой аппараты с полным уравновешиванием колеблющихся масс. В качестве приводного механизма используется двухвальный вибратор. Короб грохота совершает прямолинейные колебания под углом около 45 ° к плоскости сетки. При движении короба вперед по ходу материала сетка приподнимается, при обратном ходе - опускается. При движении вперед куски руды подбрасываются сеткой и движутся по параболе. По окончании движения руда падает на сетку и вместе с ней продолжает обратный ход.

      Аппараты этой группы, как и инерционные, выпускаются трех типов: легкого, среднего и тяжелого с теми же пределами по насыпной массе. Для грохочения руд цветных и драгоценных металлов и регенерации тяжелых суспензий обычно применяют грохоты тяжелого типа с одним и двумя ситами. Амплитуда колебаний грохота от 3,6 мм до 5 мм, производительность от 90 тонн/ч до 300 тонн/ч.

      Вибрационные саморезонансные горизонтальные грохоты изготавливаются только легкого типа подвесными или опорными с кривошипно-шатунным приводным механизмом, скорость вращения которого соответствует частоте собственных колебаний системы, состоящей из нескольких масс и внутренних упругих связей.

      Измельчение и классификация. Дробленая руда не может подвергаться обогащению, так как крупность зерен полезных минералов в ней во много раз ниже средней крупности кусков руды. Поэтому после дробления руду измельчают до крупности, пригодной для проведения тех или иных обогатительных операций.

      Руда измельчается под действием удара и истирания. Современные измельчительные машины, мельницы, представляют собой вращающиеся пустотелые цилиндры (барабаны), в которые помещается измельчаемый продукт и мелющие тела: металлические шары, стержни или крупные твердые куски руды (галя). Измельчение может происходить также при ударах кусков руды друг о друга и о специальные лопатки на внутренней поверхности барабана в МСИ. Измельчение может производиться в присутствии воды (мокрое) и без нее (сухое).

      Несмотря на кажущуюся простоту, процесс измельчения довольно сложен и зависит от ряда факторов, связанных с конструктивными свойствами измельчительного аппарата (размера, характера мелющих тел, типа футеровки и вида выгрузки и т. д.) и особенностями измельчаемой руды (крупностью, твердостью, плотностью пульпы и т. д.).

      В зависимости от вида мелющих тел, мельницы, применяющиеся для измельчения руд цветных и драгоценных металлов, подразделяются на шаровые, стержневые, рудногалечные и самоизмельчения.

      Шаровые мельницы наиболее часто устанавливаются на обогатительных фабриках во всех стадиях измельчения руды и продуктов обогащения. Мельница состоит из металлического барабана диаметром от 0,9 до 4,5 м и длиной от 0,9 до 6 м, обе стороны которого закрыты торцевыми крышками, изготовленными из стали или сталистого чугуна, с пустотелыми цапфами. С помощью цапф мельница крепится в коренных подшипниках. Изнутри барабан и крышка покрываются съемными броневыми или резиновыми плитами - футеровкой для предохранения от износа.

      Руда в мельницу загружается непрерывно питателем. Питатели бывают трех типов: улитковый (спиральный), барабанный и комбинированный, из которых чаще всего применяется улитковый.

      В зависимости от конструкции разгрузочного отверстия шаровые мельницы могут быть с разгрузкой через решетку и с центральной разгрузкой, для которой характерен более высокий уровень пульпы, меньшая скорость движения и более тонкий слив. Горловина разгрузочной цапфы имеет спираль, возвращающую в рабочее пространство мельницы случайно попавшие в полость цапфы шары.

      Стержневые мельницы отличаются от шаровых с центральной разгрузкой увеличенным диаметром загрузочной и разгрузочной горловин. Эти мельницы имеют большую производительность. Мелющими телами являются металлические стержни диаметром 40–126 мм, длиной на 25–30 мм короче внутренней длины барабана. Измельчение стержнями происходит в основном в результате раздавливания. Стержневые мельницы применяются на I стадии измельчения для получения в измельченном продукте не более 30 % класса минус 0,074 мм. В готовом продукте преобладают зерна средних классов, отсутствуют крупные и практически нет мелких.

      Рудногалечные мельницы применяются для измельчения как руд, так и продуктов обогащения. Иногда мельницы с разгрузкой через решетку переоборудуют в рудногалечные. Для рудногалечного измельчения исходная дробленая или грубоизмельченная руда должна разделяться на три фракции: крупную, используемую в качестве мелющих тел, мелкую, подвергающуюся измельчению, и среднюю, используемую как мелющие тела в следующей стадии измельчения. При первичном рудногалечном измельчении измельчается руда крупностью 40-20 мм. Мелющей средой при этом являются куски руды крупностью от 300 до 100 мм. При вторичном измельчении до измельчается продукт I стадии. Крупность руды 3 мм, мелющая среда - от 100 до 50 мм.

      МСИ предназначены для измельчения рядовой неклассифицированной руды крупностью до 350 мм в сухом виде (мельница типа "Аэрофол") и в мокром (мельница типа "Каскад"). Иногда для повышения эффективности измельчения в мельницу добавляют до 7 % по массе металлических шаров.

      Мельницы первичного рудного самоизмельчения позволяют совместить процессы дробления II и III стадий и тонкого измельчения. Например, при измельчении руды крупностью 350 мм в мельницах "Аэрофол" или "Каскад" диаметром 5–7 м в измельчененном продукте содержится 60 % зерен класса минус 0,074 мм. При использовании мельниц большего диаметра (9–11 м) крупность исходного питания можно увеличить до 600 мм.

      МСИ представляют собой барабан с соотношением диаметра и длины 3:1, футерованный изнутри ребристыми плитами с полочками - лифтерами. Аналогичные лифтеры установлены и на загрузочной крышке. Лифтеры захватывают и поднимают куски руды, сбрасывают их вниз на массу руды, способствуя раскалыванию кусков по плоскостям спайности.

      Руду в мельницы загружают через подачную горловину со спиралью, выгружают через горловину со спиралью, возвращающей галю. В МСИ разрушаются куски руды и освобождаются сростки при минимальном переизмельчении полезных минералов, что повышает технологические показатели обогащения.

      Другие измельчительные аппараты. Помимо рассмотренных мельниц, для измельчения руды и продуктов обогащения могут применяться и другие аппараты. Одним из таких аппаратов является вибрационная шаровая мельница, приводимая в движение через вибратор, установленный на корпусе мельницы. При вращении вала вибратора с закрепленными на нем дебалансными грузами возникают центробежные силы инерции, под действием которых барабан совершает колебательные движения по круговой траектории. Корпус мельницы при этом не вращается, а вибрирует. Целесообразно применять этот аппарат для сверхтонкого помола.

      Центробежная мельница представляет собой вертикальный барабан, рабочее пространство которого разделено дисками на три камеры. Питание подается через загрузочную воронку на распределительную тарелку, между которой и внутренней поверхностью барабана исходный материал попадает в первую камеру. Руда раздавливается роликами, прижимающимися к внутренней поверхности барабана. Затем материал переходит во вторую камеру, далее в третью и выгружается через разгрузочный патрубок.

      Применение центробежных мельниц позволяет снизить энергоемкость операции измельчения [32].

      Классификация. Классификацией называется процесс разделения измельченной руды на группы зерен с одинаковой скоростью падения. Если классификация происходит в воде, она называется гидравлической, а в воздушной среде - воздушной.

      В цикле измельчения производится контрольная классификация для разделения измельченной руды на два класса: зерна, крупность которых выше допустимого предела, необходимого для последующего обогащения, и зерна заданной крупности, направляемые на дальнейшее обогащение.

      При гидравлической классификации разделение зерен происходит в результате разницы в скорости их осаждения. Контрольная гидравлическая классификация предусматривает получение слива - пульпы, содержащей тонкие зерна измельченной руды, и песков для повторного измельчения. Гидравлической классификацией можно разделить руду на ряд классов, каждый из которых направляется на обогащение по определенной схеме.

      На обогатительных фабриках при измельчении руд цветных и драгоценных металлов применяются два типа классифицирующих аппаратов: спиральные классификаторы и гидроциклоны. Спиральные классификаторы обычно устанавливают в I стадии измельчения, а гидроциклоны - во II и III стадиях.

      Спиральный классификатор бывает одно- и двухспиральным и состоит из наклонного корыта полуцилиндрического сечения, смонтированного на раме. Внутри корыта вращается шнек, на осевой трубе которого укреплена спираль, перемещающая пески вверх к разгрузочному люку. Тонкий продукт - слив удаляется через сливной порог в приваренный к корпусу сливной желоб и вытекает через патрубок. Для загрузки классификатора в правой стенке корыта вырезано загрузочное окно, которое при загрузке через борт закрывается специальным щитом с резиновой прокладкой.

      Гидроциклоны представляют собой довольно простые аппараты, состоящие из цилиндроконического сосуда, питающей и песковой насадок, сливного патрубка и сливной трубы.      Гидродиклоны отличаются друг от друга геометрическими размерами (диаметром от 50 до 1000 мм) и углом конусности, способом подачи питания (по прямой насадке круглого пли прямоугольного сечения или по изогнутому в виде витка спирали входному патрубку прямоугольного сечения), способом удаления слива (через сливной патрубок непосредственно или соединенный со сливной трубой).

      В последнее время получили распространение трехпродуктовые гпдроциклоны с двумя концентрически установленными сливными патрубками. При этом из внутреннего патрубка удаляется более тонкий слив, а из внешнего - более грубый, количество которого можно регулировать специальным краном. Внутри гидроциклоны футеруются плитами из легированного чугуна, каменным литьем или резиной. Иногда для повышения эффективности классификации применяют несколько гидроциклонов, установленных последовательно - батарейные гидроциклоны.

      Гидроциклоны применяются и для дешламации продуктов обогащения. В настоящее время гидроциклоны обычно устанавливают вместо механических классификаторов.

      Гидроциклоны работают в замкнутом цикле с шаровыми мельницами, где тонкий слив направляется на флотацию, а пески как циркулирующая нагрузка возвращаются в мельницу.

3.4.5.2. Аппараты гравитационного обогащения

      Гравитационное обогащение - это процесс разделения минеральных частиц по плотности, крупности и форме, основанный на различии характера и скорости движения частиц в среде под действием сил тяжести и сопротивления. При одинаковой крупности и форме частиц эффективность разделения возрастает с увеличением разности плотностей минералов.

      К гравитационным процессам относятся промывка руд, отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, струйных, конусных и винтовых сепараторах и обогащение в тяжелых средах.

      В качестве среды для гравитационного обогащения используют воду, тяжелые суспензии и жидкости.

      Промывка руд. Руды россыпных месторождений золота, платины, вольфрама, олова и других металлов обычно содержат конгломераты, в которых ценные минералы, находясь в свободном виде, сцементированы глиной с песком и другими минералами пустой породы. Перед обогащением таких руд их подвергают промывке, состоящей в размывке конгломератов, переводе глинистых и других мягких пород в тонкие взвеси (шламы) с последующим удалением их из рудной массы. При этом в результате удаления части пустой породы повышается содержание ценных минералов в руде, т. е. происходит обогащение.

      В процессе промывки минералы разделяются по крупности – избирательное грохочение. Классы, не содержащие ценных компонентов, выделяются и направляются в отвал, а классы, содержащие ценные компоненты, в дальнейшую переработку. Например, для некоторых россыпных месторождений золота в отвал направляется фракция +30 мм, а для россыпей редкоземельных металлов + 10 мм.

      Известны случаи, когда в некоторых зонах коренных месторождений цветных металлов значительное содержание глинистых минералов заметно увеличивает вязкость пульп, что затрудняет выделение из них ценных компонентов. Поэтому в схемы обогащения руд такого типа включается операция промывки, обычно на стадии дробления.

      Промывка руд производится в аппаратах и устройствах различной конструкции, выбор которых осуществляется в зависимости от свойств промываемой руды.

      Барабанные промывочные машины применяются для труднопромывистых руд. Наиболее распространенным аппаратом этого типа являются скрубберы, представляющие собой наклонные барабаны (под углом до 6 °) диаметром 1,3 м и длиной 3 м с перфорированным патрубком для обезвоживания промытой руды. Руда крупностью до 150 мм непрерывно загружается внутрь барабана, частота вращения которого составляет 16,2–20,5 об/мин, и промывается водой (расход воды до 4 м3/ч). Производительность скрубберов 40-60 м3/ч.

      Промывка может осуществляться в различных барабанных мойках, перфорированных и глухих скрубберах и т. д.

      Корытные мойки применяются для разрыхления и промывки особо вязких глинистых руд с кусками крупностью до 100 мм. Мойка состоит из корыта, двух рабочих валов с лопастями и привода. Наклонное плоское днище (до 5 °) корыта имеет в верхней части люк с разгрузочным лотком. Шламы удаляются в нижней части корыта через сливные отверстия, расположенные в боковой стенке. Производительность моек обычно не превышает 40 м3/ч.

      Комбинированные мойки представляют собой сочетания барабанного грохота с реечным классификатором или двух корытных моек с противоположным ходом лопастных валов и обычно применяются для нормально- и легкопромывистых руд.

      Башенные мойки представляют собой цилиндры диаметром 5–10 м и высотой 10–20 м с коническими днищами. Руда загружается сверху и под действием потоков воды и сжатого воздуха промывается. Слив удаляется в верхней части башни, а промытая руда - в нижней части, при помощи центрального эрлифта. Преимущество башенных моек - отсутствие дополнительного измельчения руды при мойке.

      Отсадка. Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных частиц по плотности под действием переменной по направлению вертикальной струи воды. Отсадку широко применяют при обогащении россыпей редких и благородных металлов, а также используют при обогащении руд цветных металлов (преимущественно золотосодержащих и свинцово-цинковых). Оптимальная крупность руд при отсадке составляет 0,2-50 мм. Отсадке подвергают как широко классифицированный материал, так и материал, классифицированный по узкой шкале.

      Отсадка осуществляется на решете отсадочной машины, через отверстия которого проходят восходящие и нисходящие потоки воды, создаваемые тем или иным способом. Восходящие струи поднимают и разрыхляют постель из лежащих на решете минеральных зерен, нисходящие струи постель опускают и уплотняют. Под воздействием гидродинамических сил минеральные зерна движутся с различными скоростями: частицы большей плотности медленнее движутся вверх в восходящей струе воды, чем частицы меньшей плотности; соответственно частицы большей плотности быстрее движутся вниз в нисходящей струе воды, чем частицы меньшей плотности. В итоге тяжелые частицы проникают в нижние слои постели, а легкие - в верхние. При обогащении руд постель расслаивается по высоте на несколько слоев из частиц различной плотности: в нижних слоях концентрируются крупные тяжелые частицы (концентрат), выше - крупные легкие частицы в смеси с мелкими тяжелыми частицами и сростками (промежуточный продукт), в самом верхнем слое - легкие мелкие частицы (хвосты). Под действием горизонтального потока воды постель движется вдоль решета и в конце его разгружается; нижний слой постели через шиберное устройство разгружается в подрешетное пространство отсадочной машины, верхний - через порог в слив.

      При отсадке материала крупностью менее 10 мм на решето машины укладывают искусственную постель из частиц, плотность которых не меньше, а размер в 3-4 раза больше максимальной крупности разделяемого материала (отверстия в решете в этом случае превышают размер разделяемых частиц); рудный концентрат разгружается через искусственную постель и решето. В качестве постели используются металлические шарики, свинцовая дробь или крупные зерна тяжелых минералов. Искусственная постель является своего рода фильтром, пропускающим тяжелые частицы и задерживающим легкие.

      В отсадочных машинах разрыхление постели и ее расслоение на тяжелую и легкую фракции обеспечивается вертикальной струей воды переменного направления.

      Отсадочные машины по конструктивным признакам делятся на две группы - с подвижным и неподвижным решетом (поршневые, беспоршневые и диафрагмовые).

      Отсадочные машины с подвижным решетом применяются главным образом для обогащения обесшламленной руды крупностью менее 10 мм. Производительность этих машин 2-30 т/ч, длина решета 800-1000 мм, ширина 400-1000 мм. В отсадочной машине с подвижным решетом разделение минералов происходит вследствие движения решета вверх и вниз внутри корпуса машины, заполненного водой. Тяжелый продукт разгружается через разгрузочную щель. Движение решету сообщает кривошипно-шатунный механизм. Машина не выдает высококачественных концентратов, поэтому в основном применяется она для предварительной рудной обработки. Расход воды при отсадке - примерно 2 м3 на 1 т руды.

      Отсадочные машины с неподвижным решетом в практике обогащения применяют весьма часто. Из этих машин для обогащения руд цветных металлов наиболее распространены диафрагмовые.

      Двухкамерная диафрагмовая машина с боковым расположением диафрагмы, применяющаяся при обогащении песков крупностью 8 мм. Диафрагма из стального листа установлена между камерами. С помощью резиновой шайбы диафрагма гибко соединяется с междукамерной перегородкой. Движения диафрагме вправо и влево передаются штоком крпвошипно-шатунного механизма, который приводится от электродвигателя через клиноременную передачу и шкив. Упругость диафрагмы обеспечивается соединением пластинчатой пружиной конца штока с междукамерной перегородкой. На определенной высоте камер установлены неподвижные решета. Вода под решетное пространство подается по трубе. Днища камер имеют пирамидальную форму (для создания самотека под решетным продуктом к выводным патрубкам).

      При движении штока вперед диафрагма входит в правую камеру, передает движение под решетной водой, в результате чего последняя поднимается через решето, разрыхляя постель (восходящий поток). Объем левой камеры в это время увеличивается, уровень воды в ней падает, вследствие чего создается нисходящий поток, и постель уплотняется. При движении поршня назад происходят обратные явления. Число ходов диафрагмы в минуту изменяется от 300 до 500 с помощью вариатора скоростей. Ход диафрагмы составляет 0–30 мм.

      Под действием восходящих и нисходящих потоков пески делятся на тяжелую и легкую фракции. Толщина естественной постели 8–9 см. Тяжелая фракция проникает через искусственную постель, собирается в пирамидальной части камер и периодически выгружается. Легкая фракция непрерывно перемещается горизонтальным потоком воды к сливному порогу и выводится из машины, чему способствует расположение решет в камерах уступом (в первой камере решета установлены выше, во второй - ниже). Расход воды при отсадке составляет 1–4 м3/т; 20 % воды поступает с питанием, 60 % подается под решето первой камеры, 20 % - под решето второй. Такое распределение воды связано с различной характеристикой обогащаемого материала в каждой камере (исходное питание в первой камере содержит больше тяжелых зерен, чем материал, поступающий во вторую камеру).

      Выпускаемые серийно диафрагмовые отсадочные машины типа МОД различаются в основном числом камер (от 1 до 4), расположением диафрагмы, габаритами и производительностью. Отсадочная машина МОД-4 часто применяется при обогащении золотоносных россыпей и вольфрамовых руд.

      Концентрация на столах. Обогащение (концентрация) на столах представляет собой процесс разделения минеральных частиц по плотности в струе воды, текущей по наклонной плоскости (деке) концентрационного стола, совершающей возвратно-поступательные движения (качания).

      На концентрационных столах обогащают руды редких металлов и олова, а также россыпи золота.

      По сравнению с более плотными частицы меньшей плотности на деке стола быстрее передвигаются силой смывного потока воды в поперечном направлении, т. е. в направлении движения потока руды, и медленнее - в продольном направлении, т. е. в направлении качания стола. Разделение частиц вдоль движения стола происходит в основном за счет сил инерции при резком изменении направления хода деки (тяжелая частица обладает большей инерцией и движется быстрее, чем легкая). Разделение частиц в поперечном направлении под действием смывной воды обусловлено в основном различием сил трения легкой и тяжелой частицы о деку (тяжелая частица с большей силой трения движется с меньшей скоростью).

      Обычно дека стола частично покрыта нарифлениями, расположенными параллельно направлению качания деки. Рифли предохраняют осевшие тяжелые частицы от сноса струей воды; эти частицы по желобкам между рифлями передвигаются к месту разгрузки.

      Обогащаемый материал и смывную воду подают в верхний угол деки. Разделяемые частицы различной плотности расходятся по поверхности деки веерообразно, под разными углами смыва, перемещаясь в продольном и поперечном направлениях к разгрузочным устройствам. Более эффективно на концентрационных столах разделяется материал, предварительно расклассифицированный по крупности (с учетом коэффициента равнопадаемости).

      Движением деки стола создается непрерывное разрыхление минеральных зерен и их продольное перемещение. В ходе перемещения частиц по деке происходит сегрегация - перераспределение частиц по крупности и плотности.

      Для повышения показателей обогащения исходный материал рекомендуется обесшламливать (рудные частицы тоньше 25 мкм на концентрационных столах находятся во взвешенном состоянии в потоке и не обогащаются).

      В зависимости от крупности обрабатываемого материала различают шламовые (крупность обогащаемого материала от 0,04 до 0,2 мм) и песковые (крупность обогащаемого материала от 0,2 до 3 мм) концентрационные столы. Песковые и шламовые столы по устройству одинаковы и отличаются только нарифлениями и режимом работы.

      В зависимости от места подачи питания концентрационные столы могут иметь правое или левое (если смотреть на деку со стороны привода) исполнение.

      Конструкция выпускаемых в настоящее время концентрационных столов позволяет изменять во время работы стола поперечный наклон дек до 8 ° от горизонтального положения; продольный наклон дек регулируется в пределах от 1,5 ° вверх и до 1 ° вниз от горизонтального положения.

      Рабочая поверхность деки представляет собой плоскую, ровную поверхность со специальным покрытием. Рифли, изготовленные из дерева, резины или металла, в продольном направлении скашиваются по высоте и срезаются под углом 30-45 °, что способствует расхождению продуктов веером по поверхности деки. Высота рифлей обычно составляет 6-12 мм, причем у нижнего края стола устанавливаются более высокие рифли, чем у верхнего. Расстояние между рифлями 20-45 мм.

      Вначале на обогатительных фабриках применялись малопроизводительные однодечные столы. На смену им пришли многодечные столы.

      Сепараторы обогащения в тяжелых средах. Обогащение в тяжелых средах представляет собой процесс разделения минералов по плотности. Плотность среды занимает промежуточное положение между плотностью легких и тяжелых минералов; тяжелые минералы тонут, легкие - всплывают.

      В качестве тяжелых сред можно использовать жидкости большой плотности (органические и неорганические) и тяжелые суспензии.

      Из тяжелых органических жидкостей, предложенных для разделения минералов по плотности, наиболее часто применяют четыреххлористый углерод ССl4 (плотность 1,6 г/см3), бромоформ СНВгз (плотность 2,8 г/см3), йодистый метилен CH2J2 (плотность 3,3 г/см3) и др.

      К тяжелым неорганическим жидкостям, пригодным для использования в качестве разделяющей среды, могут быть отнесены растворы некоторых солей - хлористого кальция СаС12, хлористого цинка ZnCl2 и др.

      Если смесь обесшламленных минеральных зерен погрузить в жидкость, плотность которой больше плотности легкого минерала, но меньше плотности тяжелого, то исходный материал под действием гравитационных сил с высокой степенью точности разделится на две фракции - всплывшую (легкие минералы) и осевшую (тяжелые минералы). Однако тяжелые жидкости, особенно органические, вследствие их высокой стоимости и больших затрат на регенерацию (отделение жидкости от продуктов обогащения и удаление из жидкости воды и примесей) для повторного использования применяются главным образом в лабораторной практике.

      Практически разделяющей средой обычно являются тяжелые суспензии, представляющие собой взвесь в воде тонкоизмельченных частиц тяжелого вещества (ферросилиция, галенита, магнетита, гематита, пирита, барита, железной окалины и др.), называемого утяжелителем.

      Обогащение полезных ископаемых в тяжелых суспензиях характеризуется высокой эффективностью и является наиболее дешевым и высокопроизводительным методом предварительной концентрации минерального сырья. Иногда обогащение в тяжелых суспензиях позволяет удалить до 50 % пустой породы и тем самым существенно увеличить производительность обогатительной фабрики. Применение этого метода позволяет вовлекать в эксплуатацию более бедные по содержанию ценных компонентов руды.

      При обогащении в тяжелых суспензиях в большинстве случаев может разделяться неклассифицированный материал, обычно только требуется отделение мелких классов, обогащаемых другими методами.

      Аппараты, в которых осуществляется обогащение в тяжелых суспензиях, называются сепараторами. При обогащении руд наиболее распространены конусные и барабанные сепараторы.

      Конусные сепараторы целесообразно применять тогда, когда на обогащение поступает материал, отличающийся широким диапазоном крупности (4–70 мм).

      Промышленные образцы конусных сепараторов имеют диаметр основания конуса от 1,8 до 6 м и соответственно рабочий объем от 3 до 84 м3. Сепаратор состоит из металлического корпуса, на котором укрепляется рама с приводом и пультом управления. От привода, состоящего из электродвигателя мощностью 7,5 кВт и червячного редуктора, приводится во вращение специальная лопастная мешалка, вращающаяся с частотой около 2 об/мин и поддерживающая стабильность суспензии. Обогащаемый материал в сепаратор подается в верхнюю часть конуса. В суспензии плотностью 2,8 т/м3 материал делится на легкую фракцию, всплывающую на поверхность, и тяжелую фракцию, оседающую на дно конуса. К нижней конической части сепаратора подсоединен аэролифт, в трубу которого подается снизу при помощи форсунки сжатый воздух (8 м3/мин). Аэролифт служит для подъема смеси осевшей в конусе тяжелой фракции и суспензии на грохот для частичного отделения тяжелой фракции от суспензии. Последняя возвращается в процесс по трубе. Легкая фракция выгружается через верх сепаратора на специальный лоток и удаляется из аппарата. Для вывода суспензии на регенерацию имеется специальное устройство шиберного типа.

      Производительность сепаратора СК-6А составляет от 150 до 500 т/ч. Высота сепаратора 12,4 м. Размер максимального куска руды, поступающей на разделение, зависит от диаметра трубы аэролифта, который должен быть минимум на 25 мм больше наибольшего размера куска.

      При обогащении в конусных сепараторах суспензии требуется 2-2,5 м3 на 1 т руды. С легким продуктом из сепаратора уходит до 1,6 м3/т суспензии, с тяжелым продуктом - до 3,7 м3/т. Расход утяжелителя при обогащении руд составляет 0,2-0,5 кг/т. На отмывку утяжелителя от продуктов обогащения расходуется около 1 м3 воды на 1 т твердого.

      Барабанные сепараторы делятся на спиральные и с элеваторной разгрузкой.

      Спиральный барабанный сепаратор состоит из барабана, установленного под углом 2-5 °. Материал поступает в барабан по загрузочному желобу и разделяется в суспензии на легкую (всплывшую) и тяжелую (потонувшую) фракции. Легкая фракция вместе с частью суспензий транспортируется в разгрузочный желоб и выводится из аппарата. Осевшая тяжелая фракция перемещается к разгрузочному желобу двухзаходной спиралью, приваренной внутри барабана. Разгрузка тяжелой фракции в желоб и одновременное обезвоживание ее осуществляются с помощью специального подъемника с перфорированными лопастями. Барабан опирается на опорные ролики и приводится во вращение от привода через шестеренную передачу. Сепаратор имеет раму с правой и левой стойками и упорные ролики.

      Конструкция барабанных сепараторов с элеваторной разгрузкой (СБЭ) в основном идентична сепараторам СБС. Основное отличие связано с разными способами удаления тяжелой фракции (в сепараторах СБЭ тяжелая фракция транспортируется продольными перфорированными лопастями).

      Барабанные сепараторы выпускаются с барабаном диаметром от 1,8 до 3 мм (длина барабана вдвое больше диаметра) и имеют производительность от 20 до 250 т./ч. Они предназначены для обогащения материала крупностью от 4 до 150 мм.

      При обогащении в барабанных сепараторах требуется суспензии 0,6–1 м3/т руды. С легким продуктом из сепаратора уходит суспензии до 1,2 м3/т, с тяжелым продуктом - до 0,5 м3/т.

      Обогащению в тяжелых суспензиях предшествует подготовка руды, которая включает дробление, промывку и классификацию. В процессе рудоподготовки необходимо стремиться к полной отмывке руды от глины и шламов, так как они повышают вязкость суспензии и ухудшают разделение.

3.4.5.3. Аппараты флотационного обогащения

      После измельчения до необходимой крупности и обработки
флотационными реагентами руда подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационными машинами.

      Во флотационных машинах частицы минералов сталкиваются с пузырьками воздуха. Гидрофобные частицы прилипают к ним и выносятся на поверхность пульпы в виде минерализованной пены, которая самотеком или пеносъемниками удаляется в желоб
для пенного продукта (концентрата). Гидрофильные минералы пустой породы остаются в камере и удаляются через хвостовое отверстие машины.

      Применяемые в практике флотационные машины классифицируют в зависимости от способа аэрации пульпы, т. е. от способа насыщения пульпы воздухом и способа перемешивания пульпы.

      По этим признакам все машины делят на три большие группы - механические, пневмомеханические и пневматические.

      В механических флотационных машинах воздух засасывается в пульпу импеллером или через воронку, образующуюся при вращении его, а также через полую трубу. Распределение воздуха по всему объему пульпы и перемешивание ее осуществляется тем
же импеллером, который засасывает воздух.

      В пневмомеханических машинах воздух засасывается вращающимся импеллером, который перемешивает пульпу и, кроме того, дополнительно подается в пульпу под давлением по специальным воздуховодным трубам.

      В пневматических машинах аэрация пульпы осуществляется только сжатым воздухом, подаваемым от воздуходувок.

      Во всех флотационных машинах осуществляется ряд последовательных операций: засасывание или подача пульпы во флотационную камеру, диспергирование воздуха на мелкие пузырьки, распределение пузырьков по всему объему пульпы, находящейся в камере, прилипание зерен флотируемых минералов к пузырькам воздуха и всплывание их в виде минерализованной пены, разгрузкаконцентрата и удаление хвостов.

      Работа всех флотационных машин характеризуется степенью аэрации, которая определяет скорость флотации и показатели обогащения. Аэрация пульпы в свою очередь зависит от размера пузырьков воздуха, их количества и равномерности распределения по всему объему пульпы.

      Размер пузырьков воздуха изменяется в широких пределах и зависит главным образом от типа машины. Так, в механических флотационных машинах, в которых происходит перемешивание пульпы и диспергация воздуха, при оптимальном расходе пенообразователя средний размер пузырьков составляет 0,8-1 мм, а в пневматических машинах средний размер пузырьков доходит до 2,5-4 мм. Объемное содержание воздуха в хорошо аэрированной пульпе составляет обычно 20-30 %.

      Механические флотационные машины получили наиболее широкое распространение на обогатительных фабриках руд цветных металлов. Механическая флотационная машина представляет собой длинную ванну, разделенную перегородками на ряд прямоугольных камер. Эти машины изготовляются секциями из двух камер. Первая камера является всасывающей, вторая - прямоточной. Внутри каждой камеры имеется вертикальный вал с импеллером. Вал помещен в центральную трубу, в которую вставлена трубка для засоса воздуха. Нижняя часть центральной трубы переходит в стакан, соединенный со статором. В стакане имеются боковые отверстия, закрытые пробками в прямоточных камерах, а во всасывающих к ним присоединяются патрубки, по которым засасывается пульпа. Основной рабочей деталью флотационной машины является импеллер. Он представляет собой диск с радиально расположенными вертикальными лопатками. При его вращении поток пульпы засасывает воздух, поступающий по центральной трубе, ударами лопаток импеллера пульпа и воздух перемешиваются и выбрасываются в виде пульповоздушной смеси между лопатками статора в камеру машины. Окружная скорость импеллера определяет количество засасываемого воздуха. Количество пульпы, поступающей на импеллер, должно быть оптимальным, так как увеличение ее приводит к тому, что центральная часть импеллера заполняется полностью пульпой, вследствие чего засасывание воздуха прекращается. Поэтому пульпа подается не только в центральную часть импеллера, но и на периферические участки его лопастей. На эффективность работы импеллера оказывает влияние также плотность пульпы. Увеличение плотности приводит к снижению количества засасываемого воздуха и увеличению расхода электроэнергии.

      Статор представляет собой вертикальный диск с отверстиями и лопатками, расположенными под углом 45-60 ° к радиусу диска статора. Наличие статора увеличивает количество засасываемого воздуха и способствует лучшей диспергации его. Статор с направляющими лопатками отводит от импеллера пульпу в глубь камеры без образования завихрений и увеличивает расход воздуха в машине в 2-2,5 раза.

      Работает машина следующим образом. Исходная пульпа через питающий карман по патрубку поступает на импеллер всасывающей камеры, откуда периферической частью импеллера выбрасывается между лопатками статора в камеру. При этом в полости импеллера образуется разряжение, благодаря которому атмосферный воздух засасывается через центральную трубу. В вихревых потоках, отходящих от импеллера, происходит диспергация воздуха и энергичное перемешивание его с пульпой. Благодаря радиально расположенным лопаткам статора вихревые потоки, создаваемые импеллером, гасятся и в верхней части камеры образуется относительно спокойная зона разделения. Пузырьки воздуха с прилипшими к ним минералами собираются на поверхности пульпы в виде минерализованной пены и удаляются пеносъемником в желоб для пенного продукта.

      Нефлотируемая часть пульпы разгружается через порог последней в ряду камеры, где установлен подвижный шибер для регулировки уровня пульпы в камере. Крупная песковая часть пульпы удаляется из камеры через песковое отверстие в нижней части перегородки между камерами.

      Пена разгружается из камеры машины пеногоном или пеносъемником, который имеет индивидуальный привод. Выход полного продукта регулируется уровнем пульпы в камере, частотой вращения пеногона и количеством гребков на валу (обычно 2 или 4). Уровень пульпы в камере регулируется специальным устройством, которое устанавливается у торцовой стенки камеры. Оно состоит из прямоугольного отверстия в стенке, прикрываемого шибером, положение которого фиксируется при помощи рычага с противовесом на конце.

      Наиболее совершенными являются пневмомеханические флотационные машины. Отличаются они устройством аэратора и принудительной подачей воздуха в камеры от воздуходувок.

      Пневмомеханическая флотационная машина типа ФПР состоит из корпуса, пальцевого аэратора, полого вала, радиального успокоителя, воздушного коллектора, приводного механизма и пеногона (машины типа ФПР могут работать без пеногона).

      Особенностью машины является конструкция пальцевого импеллера, представляющего собой диск, к которому по периметру прикреплены круглые или квадратные пальцы. Назначение импеллера этих машин отличается от назначения импеллера механических машин - он служит для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии и диспергации воздуха, поступающего по полому валу в аэратор под избыточным давлением 0,2 кгс/см2.

      Принудительная подача воздуха исключает засасывание его импеллером, поэтому окружная скорость его составляет всего лишь 6,5-7,5 м/с.

      Для подачи воздуха внутрь вала в его верхней части, находящейся в корпусе подшипника, имеются три отверстия. Воздух от воздуходувки поступает в коллектор, расположенный вдоль задней стенки машины, далее по трубам через отверстия проходит внутрь вала и поступает под импеллер. Для регулировки количества поступающего воздуха на воздушной трубе установлен вентиль.

      В состав аэратора кроме пальцевого импеллера входят радиальные успокоители, состоящие из набора металлических лопастей, нижняя кромка которых не доходит до дна корпуса, что предотвращает заиливание камер у стенок.

      Привод импеллера состоит из электродвигателя мощностью 9 кВт, шкива и клиноременной передачи.

      Пневмомеханические машины относятся к типу прямоточных. Уровень пульпы поддерживается регулятором с широким порогом слива, устанавливаемом на хвостовой камере, и количеством подаваемого воздуха. Днище и стенки камеры футеруются износостойким материалом (резиной, каменным литьем).

      Практика флотации различных типов руд цветных металлов в пневмомеханических машинах показала, что скорость флотации в этих машинах выше на 30-40 %, а расход электроэнергии на 30-40 % ниже, чем в механических машинах. Применение этих машин дает большой экономический эффект, так как они при одной и той же производительности цеха флотации занимают меньше производственной площади, требуют меньших капитальных и эксплуатационных затрат.

      На фабриках с большой производительностью устанавливают большеобъемные флотомашины чанового типа (рис.3.22), которые просты в эксплуатации, обладают низким расходом энергии и воздуха. Широкий диапазон размеров камер вплоть до 630 м3 позволяет компоновать эффективную и экономически целесообразную технологическую схему, не опасаясь внеплановых остановов оборудования даже в условиях повышенной производительности фабрики. Преимущества: более низкое энергопотребление, меньшая площадь установки, меньше вспомогательного оборудования, подтвержденные высокие технологические показатели на всех этапах флотационного процесса, простота в эксплуатации и техническом обслуживании.

     


      Рисунок 3.22. Флотомашины

      В пневматических флотационных машинах диспергирование воздуха, подаваемого в пульпу, производится продавливанием его через трубки, неподвижные или подвижные пористые перегородки (ткань, перфорированная резина, пористая керамика ит. п.). Эти машины применяются при флотации руд несложного минерального состава. Степень аэрации в пневматических машинах составляет 15–35 %. При такой аэрации пузырьки сталкиваются и коалисцируют. Крупность пузырьков в таких машинах составляет 3–4 мм.

      Наибольшее распространение из пневматических машин получили аэролифтные машины, в которых перемешивание и аэрация пульпы осуществляются аэролифтами. Аэролифтная флотационная машина состоит из ванны, аэролифта, аэратора. Аэролифт представляет собой центральный отсек ванны, образованный двумя вертикальными стенками, не доходящими до дна машины. К аэратору, выполненному в виде сварной коробки и заканчивающемуся щелью, по двум воздуховодам подводится воздух, который распределяется по всей ширине щели аэратора. Пульповоздушная смесь благодаря направляющим щитам поступает в боковые отсеки машины. Воздух к аэратору подается под избыточным давлением 0,2-0,3 кгс/см2 от центрального коллектора по воздуховоду, который снабжен задвижками.

      Перемешивание и диспергирование пульпы осуществляются вследствие разности плотности пульповоздушной смеси в центральном и боковом отсеке. В боковых отсеках пульпа более тяжелая и менее насыщена воздухом, поэтому она опускается вниз, где насыщается воздухом и поднимается по центральному отсеку вверх с образованием минерализованной пены, которая выбрасывается в боковые отсеки, откуда удаляется в пенные желоба с двух сторон машины. Воздух, необходимый для перемешивания и транспортировки пульпы, удаляется в атмосферу через отверстия.

      В вертикальных пневматических машинах (флотационных колоннах) применяется принцип минерализации воздушных пузырьков при противоточном движении воздушных пузырьков и минеральных частиц. Колонна имеет высоту более 10 м и диаметр до 450 мм.

      В верхней части колонна имеет трубу для подачи промывной воды и трубу для выпуска пенного продукта. Ниже уровня пульпы расположен трубопровод для подачи питания. В нижней части башня соединяется со слегка расширяющимся основанием, внутри которого находится диффузор (конус с пористой поверхностью). Дно основания заканчивается воронкой, соединенной с трубой для выпуска хвостов.

      Технология на основе колонной флотации в колонных флотомашинах диаметром до 5 м и высотой 8–16 м с аэраторами СлэмДжет и кавитационными аэраторами для разных применений. Колонные флотомашины отличаются:

      низкими капитальными и эксплуатационными затратами;

      малой занимаемой площадью по сравнению с производительностью;

      отсутствием движущихся частей и минимальными затратами на обслуживание и ремонт;

      большой высотой пенного слоя (1-2 м) и системой промывки пенного слоя, позволяющей получать концентраты более высокого качества по сравнению с традиционными флотомашинами;

      простотой управления и возможностью различной степени автоматизации;

      аэраторами СлэмДжет которые принципиально отличаются от других типов аэраторов следующим: давление воздуха саморегулируется и балансируется, автоматическое отключение во время внезапного отключения электроэнергии для предотвращения попадания твердых частиц в систему аэрации, запатентованный дизайн, прост в эксплуатации, требует минимального обслуживания, гарантированно низкий износ, различные типоразмеры для адаптации к производительности и типу сырья, компактные по размеру, быстрый и легкий демонтаж, быстрая, легкая и недорогая замена форсунок.

      Аэраторы СлэмДжет широко используются для инжекции воздуха/кислорода в емкости для выщелачивания на фабриках, работающих по методу "уголь (смола) в пульпе"/"уголь (смола) в щелоке".

      Преимущества СлэмДжет заключаются в следующем:

      более высокие уровни растворенного кислорода (РК) по сравнению с традиционными системами;

      наиболее экономичная система для достижения высоких уровней РК;

      повышение кинетики выщелачивания;

      повышение скорости растворения золота;

      снижение потребления цианида;

      снижение потребления воздуха для достижения высоких уровней РК;

      улучшение растворения металла;

      снижение эксплуатационных затрат и затрат на обслуживание.

3.4.5.4. Аппараты для обезвоживания

      Первой стадией обезвоживания является сгущение. Сгущение представляет собой процесс обезвоживания пульпы путем осаждения содержащихся в ней твердых частиц под действием силы тяжести. При этом выделяется два продукта верхний - чистая жидкая фаза или слив с некоторым содержанием твердого и нижний - сгущенный продукт с содержанием 40–60 %. Аппараты, в которых осуществляется, сгущение называются сгустителями.

      При нормальном заполнении сгустителя пульпой и устоявшемся режиме можно выделить несколько зон сгущения: осветленной жидкости, свободного или стесненного падения (начальной плотности), уплотнения (сжатия) и сгущенной пульпы.

      Эффективность процесса сгущения определяется свойствами сгущаемого продукта и конструктивными особенностями сгустителя. Чем крупнее частицы и чем выше их плотность, тем они быстрее оседают. Тонкие частицы, обладающие небольшой скоростью оседания, и глинистые минералы (каолин и др.), разбухающие в воде и обволакивающие поверхность других минералов образуют устойчивую, плохо сгущающуюся суспензию, мельче 0,1 мкм практически не осаждается (коллоидное состояние).

      Если твердые частицы пульпы способны слипаться друг с другом с образованием агрегатов, сгущение проходит более интенсивно. Это явление используют в практике для ускорения плохо сгущаемых пульп, состоящих из тонких частиц. Для этого в пульпу добавляют специальные реагенты - электролиты-коагулянты и флокулянты. В качестве электролитов коагулянтов применяют известь, хлористый кальций, железный купорос, хлорное железо, алюмокалиевые квасцы, сульфат, и другие реагенты, которые в результате взаимодействия с поверхностью минеральных частиц снижают действие электрических зарядов поверхности. Это приводит к уменьшению сил отталкивания и вызывает слипание частиц (коагуляция).

      Сгустители представляют собой цилиндрические чаны с механической выгрузкой осадка. В зависимости от устройства приводного механизма сгустители разделяются на аппараты с периферическим и центральным приводами. Последние могут быть одно- и многоярусными, т. е. с одним или несколькими чанами, установленными один над другим, с одним центральным приводом (сгустители с периферическим приводом бывают только одноярусные).

      Одноярусные радиальные сгустители с центральным приводом выпускаются с чаном диаметром от 2,5 до 18 м. Пульпа загружается в чан через центральную загрузочную воронку, нижний конец которой находится ниже уровня зоны осветленной воды. Осадок сгребается граблинами к центру, откуда выкачивается через разгрузочный конус диафрагмовым или центробежным песковым насосом. Слив удаляется через кольцевой желоб. Вал с граблинами может подниматься и опускаться, что очень важно при перегрузках для предотвращения поломок механизма.

      Сгустители с периферическим приводом имеют чан диаметром от 18 до 100 м. По окружности сгустителя уложен монорельс, по которому движется тележка с приводным механизмом, приводящим в движение ферму с гребковым механизмом. Частота вращения механизма составляет до 0,1 об/мин.

      Полученный в результате сгущения продукт для обезвоживания поступает на вторую стадию обезвоживания - фильтрование. Фильтрование представляет собой процесс выделения твердых частиц из пульпы в результате просасывания ее через пористую перегородку - фильтровальную ткань. При этом на ткани остается твердая фаза – кек, а жидкая – фильтрат просачивается через ткань и может быть использована повторно в процессах обогащения.

      Фильтрование продуктов обогащения производится в специальных аппаратах непрерывного и периодического действия - вакуум-фильтрах. По виду фильтрующей поверхности фильтры подразделяются на барабанные, дисковые и ленточные.

      Барабанный вакуум-фильтр представляет собой горизонтальный барабан, обтянутый фильтровальной тканью и помещенный в ванну, заполненную фильтруемой пульпой. С внешней стороны барабан разделен на неглубокие ячейки, покрытые перфорированными решетками, внутренние полости которых соединены трубами с концевыми цапфами фильтра. Между решетками соседних ячеек вдоль барабана имеются пазы, в которые резиновыми жгутами утопляется ткань, в результате чего устраняется сообщение ячеек между собой под тканью. Для закрепления ткани на барабане и жгутов в пазах барабан обматывается мягкой проволокой с шагом 30–40 мм. С обеих сторон по оси барабана имеются цапфы, к торцам которых примыкают распределительные головки, регулирующие режим работы фильтра. В головке имеется три или четыре полости.

      Если фильтр предназначен для фильтрования с промывкой кека, то имеется две полости, с помощью которых фильтровальная поверхность барабана сообщается с вакуумом, через одну полость отводится фильтрат, через другую – промывные воды. В две меньшие по размеру полости подается сжатый воздух для отдувки обезвоженного кека. Если фильтр работает без промывки, перегородки между двумя первыми полостями отсутствуют, и они работают в одном режиме.

      На цапфе барабана имеется подвижная шайба с окнами по числу ячеек барабана. При вращении барабана происходит совмещение окон подвижной шайбы с полостями головки и соответствующие ячейки выполняют те или иные функции.

      Таким образом, процесс фильтрования осуществляется по следующим циклам. В процессе вращения барабана ячейки, находящиеся в пульпе, находятся под вакуумом и в этой зоне происходит набор или налипание кека на ткань. После выхода барабана из зоны пульпы ячейки продолжают находиться под вакуумом, в результате чего через кек просасывается воздух и происходит просушка кека. Выделяющийся из кека в эти периоды фильтрат (во время набора кека и просушки) удаляется по трубам через вакуумное окно распределительной головки. Когда по горизонтальной оси барабана остаются две ячейки в головке, вакуум переключается на давление и происходит отдувка (сброс) кека, который через специальный люк падает на конвейер и подается на сушку или склад готовой продукции. Барабанные вакуум-фильтры изготавливаются в обычном исполнении из углеродистой стали и в кислотостойком исполнении с применением нержавеющих сталей и кислотостойкой резины. Площадь фильтрования промышленных аппаратов составляет 5, 10, 20, 40 и 100 м2 при диаметре барабана от 1,76 до 4,2 м. Для предотвращения оседания в ванне крупнозернистого материала устанавливается специальная мешалка, представляющая собой решетчатую раму, или пульпа подается в ванну через днище с помощью насоса. Лишняя пульпа из ванны удаляется через переливное окно в коробку перелива и поступает в систему питания фильтра. Кек с ткани снимается вертикальными ножами, обычно гуммированными резиной, или в результате отделения ткани от поверхности барабана с помощью специального валика с перегибом ее и последующей двусторонней промывкой.

      Дисковые вакуум-фильтры отличаются от барабанных тем, что в них фильтровальная поверхность представлена боковыми сторонами дисков, установленных на горизонтальном валу и работающих аналогично барабанному фильтру. Диски, так же, как и барабан, вращаясь на валу, погружаются в пульпу, набирая на поверхность слой кека, затем проходят зону просушки и отдувки.

      Сушка – это процесс удаления влаги из продуктов путем ее испарения под действием температуры. В цикле обогащения руд сушка применяется для доведения продукта обогащения (концентрата или промпродукта) до воздушно сухого состояния, позволяющего транспортировать его на значительные расстояния. В случае транспортирования влажных и мокрых "продуктов в зимнее время они смерзаются, выводят из строя транспортный состав и затрудняют размораживание и выгрузку замерзшего продукта перед подачей в металлургическое производство. Допустимая для транспортирования влажность продуктов составляет 3–4 %.

      Жесткие требования по влажности предъявляются и к продуктам, загружаемым в металлургические агрегаты. Например, для обжига и плавки в отражательных, перед электроплавкой - 2 %, а перед взвешенной плавкой - 1 %. Поэтому выбор сушильного аппарата и характер сушки зависят прежде всего от требований, которые предъявляются к высушенному продукту последующим технологическим переделом.

      Сушка продуктов обогащения на обогатительных фабриках производится главным образом в барабанных сушилках, в ряде случаев применяются аппараты и другой конструкции.

      Барабанные сушилки представляют собой вращающийся наклонный барабан с топкой, в котором сушка происходит в результате непосредственного контакта продуктов горения (газов) с материалом. Влажный концентрат попадает из бункера через тарельчатый питатель и течку в загрузочную камеру и затем непосредственно в барабан сушилки.

      С этого же конца в барабан из топки поступают продукты горения (пылеуголь, мазут или газ). На внутренней стенке барабана имеются специальные лопатки, которые при вращении захватывают сушильный продукт, поднимают его до верхней точки вращения, откуда он высыпается и в процессе падения, обдуваясь горячими газами, сушится. Высушенный продукт разгружается в нижнем конце барабана через разгрузочную камеру. Увлеченные потоком горячих газов тонкие сухие частицы улавливаются в электрофильтре. Продукты горения топлива просасываются через барабан с помощью дымососа.

      Барабанные сушилки выпускают с барабаном диаметром от 1 до 3,5 м и длиной от 4 до 27 м. Угол наклона барабана 3-5 °; частота вращения - 2- 5 об/мин. Температура продуктов сгорания на входе в барабан колеблется от 600 до 1200 ° С (в зависимости от природы сушимого продукта), на выходе от 60 до 150° С. Производительность барабанных сушилок, в зависимости от размера, свойств и влажности материала и температуры газов, составляет для пиритных, медных, медно-никелевых, цинковых, свинцовых концентратов 4- 42 т/ч. Влажность сушеного продукта может достигать 4 %.

      Для глубокой сушки медной шихты перед кислородно-взвешенной плавкой устанавливают трубы-сушилки. Сушке подвергается продукт, предварительно высушенный в барабанных сушилках до содержания влаги 5 – 7 %. Установка трубы-сушилки включает в себя топку на природном газе с двумя дутьевыми вентиляторами для подачи воздуха на горение газа и разубоживание продуктов сгорания, растопочную трубу, питатель-забрасыватель, подающий концентрат на сушку, трубу-сушилку диаметром 0,9 м и высотой 25 м, в которой происходит непосредственно сушка, и трехступенчатую систему пылеулавливания, состоящую из двух групп четырехэлементных циклонов диаметром 850 мм и двух электрофильтров ОГ- 4- 16. Отработанные газы дымососом выбрасываются через трубу в атмосферу.

      Труба-сушилка имеет производительность 60–80 т/ч, выдает продукт с конечной влажностью 0–1 %. Температура сушильного агента (газа) на входе в сушилку равна 300-500 °С, на выходе 800-1000 °С; расход природного газа составляет 500–700 м3/ч.

      В последнее время на обогатительных фабриках для сушки медных, молибденовых, никелевых и оловянных концентратов применяют распылительные сушилки, представляющие собой сушильную камеру с коническим дном. В сушилку сверху через специальное устройство (распылитель) под давлением закачивают пульпу, которая тонко распыляется и закручивается по камере потоком горячего газа с температурой 600–700 ° С. Отработанный газ подвергается очистке, а высушенный до 0–3 % влажности концентрат выгружается через коническое днище камеры.      Широкое применение сушилок этого типа объясняется высокой скоростью (15–30 с) и эффективностью сушки сгущенного продукта, минуя операцию фильтрования.

3.4.6. Технология обогащения руд цветных металлов (включая драгоценные)

      Химический и минералогический состав руд оказывает главное влияние на полноту и комплексность извлечения полезных компонентов при обогащении руд и последующей металлургической переработке. Состав полученных при обогащении концентратов во многом определяет состав продуктов, получаемых при металлургической переработке сырья.

      Руды цветных металлов - комплексные, помимо основных металлов - меди, свинца, цинка, никеля, кобальта, они содержат также золото, серебро, кадмий, индий, селен, теллур, рений, таллий, галлий, и другие минералы, и элементы. Руды цветных металлов разнообразны по химическому, минеральному составу, степени окисленности, и, соответственно, обогатимости.

      Основные промышленные медные руды: медистые песчаники; меднопорфировые; медно-колчеданные, кварцево-сульфидные (жильные), ванадиево-железомедные (магматические); медно-вольфрамовые, медноникелевые; медно-висмутовые; медно-оловорудные; медно-золоторудные.

      Основные руды цинка:      полиметаллические (медно-свинцово-цинковые); свинцово-цинковые; медно-цинковые.

      Для выбора схемы обогащения необходимо учитывать минералогический, фазовый и химический анализы руд, характер вкрапленности минералов, содержание глины, первичных шламов и многое другое. Химический анализ устанавливает общее содержание элемента в анализируемом материале - руде или продуктах обогащения (например, концентрацию меди и цинка в руде, концентрате и хвостах). Минералогический и фазовый составы показывают, в виде каких именно соединений находится элемент в анализируемом материале, и определяют количественное содержание этих соединений (например, какая часть меди в руде присутствует в виде халькопирита, а какая в виде халькозина).

      Конечной продукцией обогатительной фабрики являются концентраты, требования к которым определяются ГОСТами или ТУ. Составы концентратов также определяются с помощью анализов.

      В таблице 3.29 приведены данные о важнейших минералах, входящих в состав руд цветных металлов.

      Таблица 3.29. Основные минералы, входящие в состав руд цветных металлов

№ п/п

Минерал

Химическая формула

Минерал

Химическая формула


1

2

3

4

5


Минералы меди

Минералы железа


Халькопирит

CuFeS2

Гематит

Fe2O3


Халькозин

Cu2S

Магнетит

Fe3O4


Борнит

Cu2FeS4

Лимонит

2Fe2O3*3H2O


Ковеллин

CuS

Пирит

FeS2


Куприт

Cu2O

Пирротин

FenSn+1


Малахит

CuCO3*Cu(OH)2

Арсенопирит

FeAsS


Азурит

2CuCO3*Cu(OH)2

Ферриты

MeO* Fe2O3


Хризоколла

CuO*SiO2*2H2O

Минералы никеля


Минералы цинка

Миллерит

NiS


Сфалерит

ZnS

Никелин

NiAs


Смитсонит

ZnCO3

Петландит

2FeS*NiS


Каламин

ZmSiO4*H2O

Минералы вмещающей породы


Минералы свинца

Кальцит

CaCO3


Галенит

PbS

Кварц

SiO2


Церуссит

PbCO3

Тальк

3MgO*4SiO2*H2O


Англезит

PbSO4

Диаспор

Al2O3*H2O

      Совокупность и последовательность операций, которым подвергается руда при обогащении, путь движения руды и продуктов обогащения от одной операции к другой называются технологической схемой обогащения:

      если на технологической схеме указано содержание металла в руде и продуктов обогащения, крупность продуктов, то такая схема называется качественной технологической схемой;

      если на схеме указано количество продуктов, то она называется количественной;

      если приведены данные по количеству воды в каждой операции, то она называется водно-шламовой;

      если указаны тип и количество оборудования, то называется схемой цепи аппаратов. Таким образом, схема цепи аппаратов является графическим изображением обогатительной фабрики.

      В зависимости от детализации расчетов схемы обогащения могут подразделяться на принципиальные и полные. На принципиальных схемах изображаются отдельные циклы и стадии обогащения, исходные и конечные продукты каждой стадии и цикла, а на полных все операции и продукты.

      Схемы флотации отличаются по числу стадий и циклов обогащения, по числу перечисток концентрата и контрольных флотаций хвостов в отдельных циклах, по точкам, в которые возвращаются промпродукты в цикл флотации. Число стадий и циклов обогащения являются наиболее важным отличительным признаком, определяющим принципиальную схему флотации.

      При обогащении полиметаллических руд (в зависимости от их состава) могут получаться 2–3 и более концентратов. В зависимости от минералогического состава и содержания металлов полиметаллические руды можно разделить на 4 группы:

      сплошные сульфидные руды с высоким содержанием цветных металлов. Эти руды состоят в основном из сульфидов свинца, меди, цинка и железа. Общее содержание сульфидов в рудах - 75–90 %, суммарное содержание цветных металлов - 6–15 %. Обычная схема обогащения - последовательно-селективная схема (прямая селективная) - полезные минералы выделяются последовательно в отдельные концентраты. Каждый последующий компонент выделяется из хвостов предыдущей флотации. Отвальными будут последние хвосты, а в случае, если они богаты серой - они могут быть использованы как пиритный концентрат. Если же содержание пустой породы в руде более 15– 20 %, то хвосты будут иметь содержание серы ниже кондиционного. В этом случае предпочтительнее схема с предварительной коллективной флотацией;

      сплошные сульфидные руды с низким содержанием цветных металлов и высоким содержанием серы. К этой категории относится большинство медно-цинковых пиритных руд. Содержание меди в таких рудах 1– 2 %; цинка 1–2,5 %. Для обогащения таких руд обычно используется коллективно-селективная схема - получают богатые пиритные хвосты и коллективный медно-цинковый концентрат. Затем идет селективная флотация - медь и цинк выделяются в самостоятельные концентраты;

      вкрапленные полиметаллические сульфидные руды высоким содержанием цветных металлов - свинцово-цинковые, медно-цинковые. Суммарное содержание свинца, меди и цинка - 8–15 %. При крупной вкрапленности обычная схема обогащения - прямая селективная; при агрегатной вкрапленности предпочтительнее схема с предварительной коллективной флотацией;

      вкрапленные полиметаллические сульфидные руды низким содержанием цветных металлов. Суммарное содержание свинца, меди и цинка не выше 2–4 %, содержание пирита 30–40 %. По экономическим соображениям предпочтительнее схемы с предварительной коллективной флотацией.

3.4.6.1. Процессы рудоподготовки

      При подготовке полезных ископаемых к обогащению в процессе их дробления и измельчения изменяются физические и химические свойства минеральных комплексов: увеличивается число дефектов кристаллической решетки, изменяются структура минералов и форма частиц, увеличивается поверхность, раскрываются сростки ценных и породообразующих компонентов, образуются микропоры, микротрещины. Существенно возрастает реакционная способность твердых тел, увеличивается каталитическая активность поверхности, скорость протекания химических реакций на межфазных границах. Приобретенная активность во времени изменяется, продолжительность максимума активности 10-5 – 10-7.

      Реагенты интенсифицируют измельчение – повышаются производительность мельниц и тонина измельчения, и обогатительный (флотационный) процесс. Реагенты могут влиять на измельчение, снижая твердость и прочность измельчаемого материала, предотвращая коагуляцию вновь образованных тонких частиц, закрывая микротрещины на поверхностях и внутри частиц материала, изменяя вязкость пульпы.

      Эффективность применения реагентов зависит от их типа и расхода. Положительные результаты при рудоподготовке дают органические и неорганические реагенты. Из ораганических реагентов рекомендуются низкомолекулярные соединения из класса спиртов, кетонов, аминоалкоголей, полигалоидных производных алканов и карбоновых кислот, из неорганических – соли металлов.

3.4.6.2. Медные сульфидные руды

      К промышленным медным сульфидным рудам относят руды, содержащие более 0,3 %–0,4 % меди, которая не менее чем на 85 %–90 % представлена сульфидными минералами.

      Для характеристики содержания меди в рудах принята следующая условная классификация:

      руды богатые - более 1 % Сu;

      руды среднего качества - от 0,5 % до 1 % Сu;

      руды весьма бедные - менее 0,5 % Сu.

      Медные руды разделяют на сульфидные, оксидные и смешанные. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме. В зоне окисления она представлена карбонатами, силикатами, сульфатами, оксидами и другими соединениями. Медьсодержащие руды на 90–95 % перерабатываются флотацией и лишь 5 – 10 % руд подвергается гидрометаллургической переработке, плавке и другим методам обогащения (химическое и бактериальное выщелачивание). Успешное флотационное обогащение медных руд определяется характером медных минералов, содержащихся в руде, и сопутствующих ценных минералов (цинка, свинца или железа), и минералов пустой породы.

      В природе известны 167 минералов меди, из которых лишь 10 имеют промышленное значение. Главными из них являются сульфиды меди, обычно содержащие железо, реже - сурьму и мышьяк. В смешанных и окисленных рудах содержатся окислы и карбонаты меди, а иногда сульфат меди - халькантит CuS04-5H20. Промышленное значение имеет также самородная медь. В медных рудах часто присутствуют минералы железа, молибдена, вольфрама, свинца, кобальта, рения, мышьяка. В значительных количествах есть золото и серебро, а также ванадий [33].

      Сульфидные медные руды обладают высокой флотационной активностью, поэтому они довольно хорошо обогащаются методом флотации.

      Месторождения меди разделяют на 9 геолого-промышленных типов (медно-никелевые, железоникелевые в габброидах, карбонатитовые, скарновые, медно-порфировые, кварцево-сульфидные, самородная медь, медистые песчаники и сланцы), входящих в 6 генетических групп (I. Магматическая; II. Карбонатитовая; III. Скарновая; IV. Гидротермальная; V. Колчеданная; VI. Стратиформная).

      Медистые песчаники состоят на 85–99 % из минералов пустой породы - песчаников, кварца, полевого шпата, кальцита, хлорита, серицита и др. Содержание сульфидов в руде составляет до 15 %. Основными рудными минералами являются халькопирит, халькозин и борнит. Присутствуют также ковеллин и блеклая руда. В зоне окисления встречаются малахит, азурит, брошантит, куприт, хризоколла. К окисленным рудам относятся руды с содержанием окисленной меди не более 10 %.

      Меднопорфировые (вкрапленные) руды характеризуются невысоким содержанием сульфидов (не более 4-3 %). Пустая порода обычно представлена гранитоидами. Как правило, эти руды содержат молибден, который имеет промышленное значение и извлекается наряду с медью. Сульфидные минералы в рудах представлены в основном халькопиритом, халькозином, борнитом, пиритом, молибденитом и другими сульфидами. В зоне окисления присутствуют также малахит, азурит и другие окисленные минералы меди.

      Медные колчеданные руды характеризуются высоким содержанием сульфидов (35-90 %), представленных в основном пиритом. Кроме него и халькопирита присутствует сфалерит. Особенностью этих руд является тонкая взаимная вкрапленность сульфидных минералов, доходящая иногда до эмульсионной. Это очень затрудняет разделение сульфидных минералов.

      Порфировые руды флотируются наиболее легко. Эти руды, как правило, имеют мощные запасы, что позволяет строить обогатительные фабрики большой мощности. Примером переработки таких руд являются обогатительные фабрики В17, С3, С5.

      Фабрики В14 перерабатывают медистые песчаники (медные сульфидные руды), основными рудными минералами в которых являются борнит, халькозин и халькопирит. Нерудные минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, карбонатами, серицитом и хлоритом. Размер вкрапленности медных минералов составляет 0,01-0,2 мм. Руда характеризуется большой крепостью, трудной дробимостью и измельчаемостью. Схема обогащения предусматривает измельчение руды перед флотацией до 63–65 % класса -0,074 мм и раздельную флотацию песков и шламов.

      Технологическое описание В14 №1

      На фабрике В14 № 1 перерабатываются сульфидные медные руды подземной добычи. Переработка ведется по двум обособленным технологическим цепочкам. Это связано с тем, что до 1989 года на фабрике В14 № 1 перерабатывались два типа руды: сульфидная медная и сульфидная медно-свинцовая, технология обогащения которых не допускала их смешивания.

      Дробление осуществляется по двум изолированным технологическим цепочкам: цепочка трехстадиального дробления с замкнутым циклом в третьей стадии и цепочка четырехстадиального дробления с замкнутым циклом в четвертой стадии.

      Описание трехстадиальной схемы дробления в КД-1.

      Руда от рудников доставляется в 100-тонных гондолах, разгружающихся роторным вагоноопрокидывателем и в 95-тонных саморазгружающихся думпкарах. Думпкары разгружаются в оба приемных бункера, гондолы только в приемный бункер, где установлен роторный вагоноопрокидыватель. Из бункера руда подается 12-метровым питателем тяжелого типа на колосниковый грохот. Надрешетный продукт поступает в дробилку. Дробленая руда и подрешетный продукт колосникового грохота пластинчатым питателем и цепочкой конвейеров подается на склад дробленой руды. Из склада пластинчатыми питателями, ленточными конвейерами руда подается на колосниковый грохот. Надрешетный продукт поступает на вторую стадию дробления в дробилки. Дробленая руда и подрешетный продукт колосникового грохота объединяются и цепочкой конвейеров подаются на катучий реверсивный конвейер, который равномерно загружает промежуточный бункер. Из бункера руда барабанными питателями подается на виброгрохоты. Надрешетный продукт грохотов конвейером подается в дробилки третьей стадии. Дробленый продукт цепочкой конвейеров объединяется с дробленым продуктом второй стадии дробления и загружается в промежуточный бункер. Подрешетный продукт грохотов 0–20 мм конвейерами подается в параболический бункер главного корпуса ГК-1.

      Описание четырехстадиальной схемы дробления в КД-1.

      Руда от рудника до обогатительной фабрики перевозится в 95-тонных думпкарах и разгружается в приемный бункер. Из бункера руда подается пластинчатым питателем тяжелого типа на колосниковый грохот. Надрешетный продукт поступает в дробилку. Дробленая руда и подрешетный продукт колосникового грохота поступают на пластинчатый питатель и конвейером подается на вторую стадию дробления в дробилку. Дробленый продукт конвейером подается на виброгрохот. Надрешетный продукт +20 мм подается на третью стадию дробления в дробилку. Подрешетный продукт поступает на конвейер и совместно с дробленым продуктом третьей стадии дробления конвейерами подается на виброгрохот на предварительное грохочение. Надрешетный продукт дробится в дробилке и конвейерами возвращается на повторное грохочение на грохот. Подрешетный продукт конвейером направляется в параболический бункер главного корпуса.

     


      Рисунок 3.23. Схема обогащения руд на обогатительной фабрике В14 №1

      Из бункера дробленая руда ленточными питателями с регулируемой скоростью и конвейерами подается в мельницы первой стадии измельчения, которые работают в замкнутом цикле с односпиральными классификаторами. Слив классификатора самотеком поступает на насосы, откуда материал поступает в гидроциклоны диаметром 750 мм предварительной классификации (первый прием). Пески гидроциклонов поступают в мельницы второй стадии. Разгрузка мельниц второй стадии насосами перекачивается на поверочную классификацию в гидроциклоны диаметром 750 мм (второй прием). Пески гидроциклонов возвращаются в мельницы, а слив первого и второго приемов направляются в зумпфы. Из зумпфа насосами материал перекачивается на делительные гидроциклоны диаметром 750 мм. Слив делительных гидроциклонов направляется на шламовую флотацию во флотационные машины, а пески самотеком направляются в промпродуктовые зумпфы доизмельчения, оттуда насосами совместно с промпродуктами подаются на гидроциклоны диаметром 750 мм. Пески гидроциклонов поступают в мельницы доизмельчения.

      Разгрузка мельниц и слив гидроциклонов объединяются и насосами направляются на песково-промпродуктовую флотацию. Для распределения пульпы по ниткам перед флотомашинами установлены пульподелители.

      Концентрат основной песковой и шламовой флотации всех секций поступает на первую перечистку. Концентрат первой перечистки направляется на классификацию. Слив классификатора подвергается двухкратной перечистке. Пески классификатора доизмельчаются в мельницах доизмельчения концентрата, работающих в замкнутом цикле с классификаторами.

      Концентрат контрольной песковой флотации, хвосты первой перечистки совместно с песками делительных гидроциклонов после классификации в гидроциклонах и доизмельчения в промпродуктовых мельницах объединяются с пенным продуктом контрольной шламовой флотации и направляются на песково-промпродуктовую флотацию.

      Концентраты третьих перечисток поступают в сгуститель и оттуда насосами перекачиваются в главный корпус №2 в зумпфы насосов, перекачивающих концентраты двух фабрик на медьзавод.

      Хвосты контрольной шламовой и песковой промпродуктовой флотации являются отвальными и после опробования направляются в хвостохранилище.

      Технологическое описание В14 №2

      Переработка медных сульфидных руд предусматривает трехстадиальное дробление с открытым циклом в последней стадии, трехстадиальное измельчение на десяти секциях, двухстадиальное – на двух секциях, раздельную флотацию песковой и шламовой фракции.

      Описание технологической схемы дробления руды в КД-2.

      Руда на фабрику перевозится в самоопрокидывающихся думпкарах грузоподъемностью 95 тонн. Руда опрокидывается в приемные бункеры дробилок. Из-под каждой дробилки руда транспортируется одним из двух пластинчатых питателей на тяжелые конвейеры, затем подается на катучие конвейеры, которые распределяют руду по промежуточным бункерам дробилок среднего дробления. Из бункера руда посредством пластинчатых питателей подается на грохоты на предварительное грохочение. Надрешетный продукт грохотов поступает в дробилки, подрешетный продукт направляется на катучие конвейеры. Дробленый продукт среднего дробления поступает на катучие конвейеры, которые могут подавать руду на любой из трех тяжелых конвейеров, транспортирующих ее на три катучих конвейера, подающих руду на склад или на конвейеры. Катучие конвейеры могут направлять руду на межфабричный конвейер, который транспортирует руду в склад КД-1. Подрешетный продукт грохотов направляется в бункер дробленой руды главного корпуса №2. Разгрузка руды со склада производится электровибрационным и ленточными питателями. Со средней части склада руда через электро-вибропитатели поступает на конвейер, подающий руду на конвейер. С остальной части склада питатели подают руду на конвейеры, которые транспортируют ее в промежуточные бункеры дробилок мелкого дробления. Из бункера питателями руда подается на грохоты с резиновыми ситами с ячейками. Надрешетный продукт грохотов поступает в дробилки. Разгрузка дробилок и подрешетный продукт объединяются и поступают на катучие конвейеры, которые, как и в цикле среднего дробления, могут подавать руду на любой из конвейеров. Конвейеры транспортируют руду соответственно на катучие конвейеры. Конвейеры подают дробленую руду через конвейеры в бункер главного корпуса № 2.

     


      Рисунок 3.24. Схема обогащения руд на обогатительной фабрике В14 №2

      Основную роль в процессе флотации играют реагенты. Применяемые реагенты относятся к разнообразным классам органических и неорганических соединений.

      На фабрике применяются следующие реагенты:

      натрий сернистый технический (натрия сульфид) применяется при флотации всех сортов руд в качестве сульфидизатора и регулятора среды, для сульфидизации окисленных минералов меди в руде и осаждения ионов тяжелых металлов в оборотной воде. Подается в процесс измельчения и флотации в виде водного раствора 7–8 % концентрации. В сухом виде хранится на складе. Сернистый натрий выпускается в сыпучем виде (гранулированный, чешуированный) и виде монолита. Сернистый натрий горючее и токсичное вещество, пожаро-, взрывобезопасен, хорошо растворим в воде, при соприкосновении с кислотами выделяет сероводород. Класс опасности сернистого натрия - II (вещества высокоопасные). В воздушной среде и сточных водах в присутствии кислот сернистый натрий выделяет сероводород – горючий взрывоопасный газ. Работы по приготовлению водного раствора сульфида натрия связаны с выделением в воздух рабочей зоны и атмосферу сероводорода. ПДК сероводорода в воздухе рабочей зоны - 10 мг/м3.

      ксантогенаты натрия и калия (жидкие или сухие) производства смешанных алкилксантогенатов щелочных металлов применяются в качестве реагента-собирателя при флотации сульфидных руд. Ксантогенат натрия бутиловый жидкий при температуре выше 37–38 оС представляет собой однородную прозрачную жидкость от оранжевого до темно-коричневого цвета. При низких температурах - непрозрачную, вязкую органическую фазу коричневого цвета со специфическим запахом, хорошо растворимую в воде. Ксантогенат натрия бутиловый жидкий, бутиловый ксантогенат натрия сухой и бутиловый ксантогенат калия сухой (по временному стандарту организации) – это реагент собиратель для флотации сульфидных минералов; подается в процесс измельчения и флотации в виде водного раствора 10–12 % концентрации. На складе хранятся: жидкий – в бочках; сухой – в мешках по 50 кг и 650 кг.

      масло машинное ИС-30 - применяется в качестве дополнительного реагента-собирателя для улучшения флотируемости сростков минералов меди в пустой породе в цикле песково-промпродуктовой флотации. Дозируется в процесс в виде водной эмульсии. Масла представляют собой горючие продукты с температурой вспышки не ниже 140оС. На складе хранится в цистернах.

      флотореагент ОПСБ - применяется в качестве пенообразователя при флотации руд цветных металлов. Флотореагент ОПСБ представляет собой нелетучую темно-коричневую жидкость с запахом бутилового спирта, возможно присутствие взвешенных частиц, горюч, температура вспышки в зависимости от фракционного состава 96–112 оС. При загорании продукта необходимо применять средства пожаротушения: воду, песок, инертный газ, химическую пену, асбестовое одеяло, порошковые и газовые огнетушители. Хорошо растворим в воде, спирте, эфире. Дозируется в процесс в виде водной эмульсии. ПДК ОПСБ и входящих в него компонентов в воздухе рабочей зоны не установлена. На складе хранится в цистернах. ОПСБ пенообразователи (вспениватели) предназначаются для создания флотационной пены нужного качества. На В14 №1 и №2 в качестве пенообразователя применяется реагент ОПСБ (оксид пропилена и спирта бутилового) - ТУ 6-01-26-08–83.

      реагент-флокулянт ("Магнафлок" или "Праестол") - анионный ПАА в виде порошка белого или желтоватого цвета, растворим в воде, насыпная плотность от 0,60 до 0,80 г/см3; может образовать горючие облака пыли; во влажном состоянии очень скользкий. Флокулянты применяются в процессе сгущения медного концентрата. В фильтровально-сушильном отделении фабрики В14 №1 и №2 для сгущения медного концентрата используют флокулянты типа "Магнафлок" или "Праестол"; в процесс сгущения флокулянты подаются в виде водного раствора.

      Все реагенты хранятся на складах реагентных отделений; там же готовится водный раствор сульфида натрия и ксантогената. Водный раствор флокулянта готовится в отделении сгущения медного концентрата.

      Руда из бункера через секторные затворы поступает на три горизонтальных конвейера с регулируемой скоростью ленты. Конвейеры подают руду на наклонный конвейер, который транспортирует продукт в стержневые мельницы первой стадии измельчения. Разгрузка стержневых мельниц поступает в шаровые мельницы второй стадии измельчения.

      Измельченная руда из шаровых мельниц поступает в классификаторы, которые работают в замкнутом цикле с мельницами второй стадии измельчения. Слив классификаторов насосами подается в рудные гидроциклоны. Пески гидроциклонов являются питанием шаровых мельниц третьей стадии измельчения.

      Разгрузка мельниц третьей стадии поступает в те же насосы, что и сливы классификаторов. Сливы рудных гидроциклонов поступают на делительную классификацию в гидроциклоны, слив которых является питанием шламовой флотации. Пески гидроциклонов направляются на песково-промпродуктовую флотацию, предварительно доизмельчаясь в мельницах совместно с концентратом контрольной песковой флотации и хвостами первой перечистки.

      Концентрат основной шламовой флотации направляется на вторую перечистку, где перечищается совместно с доизмельченным концентратом первой перечистки в двух флотомашинах второй перечистки; концентрат контрольной шламовой флотации технологическими блок-насосами направляется в голову основной шламовой флотации.

      Концентрат основной песково-промпродуктовой флотации поступает на первую перечистку концентрата хвосты основной флотации блок-подъемниками перекачиваются на контрольную флотацию.

      Концентрат первой перечистки доизмельчается в мельнице, которая работает в замкнутом цикле с гидроциклоном. Слив гидроциклона доизмельчения направляется на вторую перечистку. Пенный продукт второй перечистки самотеком поступает на третью перечистку концентрата.

      Концентрат третьей перечистки является готовым продуктом, и после опробования перекачивается в фильтровально-сушильное отделение фабрики В14 №1 и далее медеплавильный завод.

      Хвосты третьей перечистки блок-насосами перекачиваются в голову второй перечистки; хвосты второй перечистки поступают в голову первой перечистки.

      Хвосты контрольной шламовой и песково-промпродуктовой флотации являются отвальными и после опробования направляются в хвостохранилище. Класс хвостохранилища - III класс капитальности в соответствии со строительными нормами и правилами (Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования). Функционально все сооружения хвостового хозяйства объединены в несколько систем, включая: систему гидравлического транспорта и складирования хвостов; систему оборотного водоснабжения; хвостохранилище с отстойным прудом; систему регулирования уровня и баланса воды в отстойном пруде; систему перехвата фильтрационных вод хвостохранилища; систему контрольно-измерительной аппаратуры; вспомогательные сооружения, дороги, подъезды и коммуникации. Мощность хвостохранилища – 1 080 000 000 тонн.

      Описание технологического процесса сгущения и фильтрации на обогатительных фабриках В14 №1 и №2.

      Сгущение осуществляется в сгустителях с периферическим приводом диаметром 30 м до 50–55 % твердого. Сгущенный концентрат, подогретый до 40 ºС, фильтруется на барабанных вакуум-фильтрах и керамических фильтрах. Кек с содержанием влаги до 14 % складируется в склад готовой продукции.

      Слив основного сгустителя поступает на контрольное сгущение, после контрольного сгущения поступает в хвостовой лоток и далее в хвостохранилище.

      Основными технологическими показателями обогатительных фабрик В14 являются:

      содержание меди в медном концентрате 35,0 % в среднем;

      извлечение меди в медный концентрат 87,7–89,2 %.

      Обогатительная фабрика В17 перерабатывает медные порфировые руды, характеризующиеся сложным минеральным составом. Медные руды I сорта - сульфидные руды глубоких горизонтов месторождения, содержащие до 10 % окисленной меди. Рудные минералы представлены халькопиритом, пиритом, халькозином, борнитом, молибденитом, а нерудные - кварцем, полевыми шпатами и др. Медные руды II сорта - смешанные руды с большим содержанием окисленной меди (до 30 %), растворимых солей, глинистых шламов и гидроокислов железа. Окисленные минералы представлены малахитом, азуритом и хризоколлой.

      Перспективная мощность обогатительной фабрики В17 составляет 11 344 600 т/год.

      Доставка руды фабрику осуществляется в полувагонах и шлак в думпкарах.

      В состав фабрики В17 входят следующие структурные подразделения:

      дробильный цех: участок крупного дробления, участок среднего дробления, участок мелкого дробления;

      главный корпус: измельчительное отделение, участок флотации, реагентное отделение;

      цех переработки конвертерных шлаков: переработка конверторных шлаков, сгустительное отделение, участок самоизмельчения (законсервирован), цех складирования хвостов, фильтровальный участок, участок КИПиА.

      Основной деятельностью фабрики В17 является обогащение медных и медно-молибденовых руд и шлаков металлургического производства с получением медного концентрата.

      Следующей технологической цепочкой является доведение промежуточной продукции (медного концентрата) до товарной меди на медеплавильном заводе, находящемся в непосредственной близости с обогатительной фабрикой.

      На фабрике применяются реагенты с различными химическими и физическими свойствами, различной токсичности и пожароопасности. С позиции технологии обогащения, применяемые на фабрике В17 реагенты можно разделить на следующие группы:

      собиратель (ксантогенат калия бутиловый);

      вспениватель (Т-92);

      флокулянт флопам UG1811 (ПАА);

      регулятор среды (известь; сернистый натрий).

      Ксантогенат натрия бутиловый жидкий применяется в качестве реагента-собирателя при флотации сульфидных руд.

      Известь применяется для флотации медных руд в качестве регулятора рН среды. Формула извести - СаО. Комовая известь на обогатительную фабрику доставляется из цеха обжига извести автотранспортом. Известь выгружается в бункер. Дробление извести производится в щековой дробилке до крупности 20–30 мм. Затем известь по транспортерной ленте поступает в металлический бункер емкостью 40 т.

      Известь (пушонка) применяется для флотации медных руд в качестве регулятора рН среды. Формула извести - СаО.

      Приготовление 10 % раствора "известкового молока".

      Расход извести в сутки составит 15–24 т (70 % СаО). Растворение извести производится круглосуточно. Известь - пушонка талью подается в чан. В чан заливается вода. Активность поступающей извести - 85–90 %. Известковое молоко в цикл измельчения руд подается из отделения готовых растворов по трубопроводу через коллектор, который имеет распределительные патрубки и желоба на каждую полусекцию. Избыток извести возвращается по желобу в чаны реагентного отделения.

      Контроль за концентрацией CaO в известковом молоке ведется химическим методом. Для предотвращения оседания извести на стенках труб работы ведутся с периодической промывкой водой после выработки раствора.

      Обогатительная фабрики В17 по переработке медных сульфидных руд, золотосодержащих руд и шлаков металлургического производства включает:

      дробильное отделение с корпусами крупного, среднего и мелкого дробления;

      главный корпус с измельчительным, флотационным и реагентным отделениями;

      цех по переработке конвертерных шлаков с дробильным, измельчительным и сгустительным отделениями;

      фильтровальный участок;

      цех складирования хвостов с отделением по ремонту и обслуживанию машин и спецмеханизмов.

      Дробление осуществляется по трехстадиальной схеме.

      Крупное дробление.

      Руда и шлаки металлургического производства, поданные на крупное дробление, разгружаются двумя роторными вагоноопрокидывателями, работающими поочередно. В случае поступления влажных руд разгрузка руды ведется с двух вагоноопрокидывателей одновременно, с целью осуществления шихтовки влажной руды.

      Разгружаемая руда скатывается по поверхности, образованной бывшими колосниковыми грохотами, попадает в конусную дробилку.

      Разгружаемая руда и шлаки поступают в конусную дробилку ККД – 1500 /180 ГРЩ, где осуществляется крупное дробление.

      Отделение крупного дробления целиком углублено в землю на глубине 23,6 метра от поверхности, чем исключается необходимость установки добавочного оборудования для подачи вагонов на приемную площадку отделения. Загрузочная пасть дробилки - 1500 мм, разгрузочная щель - 180 мм. Максимальная крупность в питании допускается до 1300 мм в наибольшем измерении. Крупность руды после крупного дробления - 0–350 мм. Рабочая щель дробилки - 180 мм.

      С питателей легкого типа крупнодробленая руда и шлаки перегружаются на систему наклонных ленточных конвейеров, состоящую из двух ниток раздельных конвейеров.

      При избытке дробленой руды или полном заполнении рудой бункеров в главном корпусе руда после крупного дробления конвейерами может подаваться на конвейер склада руды (ширина ленты - 1600 мм, длина - 132 м), с которого происходит верхняя разгрузка руды в открытый склад, емкость которого 60 000 тонн руды. Открытый склад дробленой руды запроектирован хребтового типа и состоит из двух частей: открытой надземной с поверхностями естественного откоса руды (угол около 45 о) и подземной части, представляющей собой запас нижней бункерной половины штабеля. В нижней своей части бункер перекрыт сводом, имеющим лючные проемы. Под сводом в тоннеле располагается возвратный конвейер.

      Крупнодробленая руда из отделения дробления принимается на челночные транспортеры, которые распределяют ее равномерно по всей длине бункеров корпуса среднего дробления, емкость которых 1400 тонн. Среднее дробление осуществляется на 5 конусных дробилках. Цикл дробления - открытый, без контрольного грохочения. Крупность руды после среднего дробления - 80–0 мм. Степень дробления - 4,4.

      После среднего дробления руда транспортером шириной 800 мм и длиной 12 500 мм подается на грохочение на инерционный самоцентрирующийся грохот размером 3500х1500 мм. Амплитуда колебания грохота - 6 мм. Угол наклона просеивающей поверхности - 15,5 о. Минусовой материал грохота крупностью минус 25 мм через течку попадает на транспортер для передачи его в бункер главного корпуса, а плюсовой материал грохота крупностью плюс 25 мм поступает в дробилки мелкого дробления. Мелкое дробление руды осуществляется в открытом цикле на дробилках.

      Руда после мелкого дробления объединяется с минусовым материалом грохота и совместно поступает на конвейер, который является сборным для всех ниток дробления. Содержание класса +20 мм - не более 22 % в готовом продукте после дробления. Каждая секция фабрики предназначена для переработки определенного вида сырья. Устанавливается порядок распределения руды и шлака по секциям фабрики, согласно режимной карте. Руда и шлак металлургического производства после мелкого дробления крупностью минус 20 мм тележками конвейеров загружаются в бункер отделения измельчения главного корпуса. Бункер руды выполнен в виде подвесной металлической конструкции параболического сечения емкостью 21000 тонн. К днищу бункера прикреплены подвесные воронки высотой 1,5 метра, открытые сверху. В нижней части воронок имеются воротники размером 900 на 1100 мм, через которые происходит движение руды в питатели. Диаметр тарельчатых питателей – 2100 мм. Под питателями проходят сборные конвейеры, с которых руда перегружается на продольные наклонные конвейеры и с помощью вращающегося рудоделителя на каждой секции распределяется между 2 стержневыми мельницами. Равномерное питание мельниц рудой обеспечивается автоматическим регулированием. Принципиальная схема, следующая: конвейерные весы, установленные на конвейерах сблокированы с отсекающими ножами тарельчатых питателей. Заданный расход руды на секцию устанавливается задатчиком на приборе ЭМП 20.

      Флотация руд и шлаков металлургического производства включает: основную флотацию, первую перечистку пенных продуктов с возвратом хвостов первой перечистки в голову основной флотации секций, вторую перечистку с возвратом промпродукта в голову первой перечистки и третью перечистку с возвратом промпродукта в голову второй перечистки.

      Готовые медные концентраты подвергаются сгущению, которое происходит в сгустительных отделениях, где в эксплуатации находятся сгустителя с периферическим приводом, диаметром 30 м, высотой 3,6 м, площадью сгущения 707 м2. Способ загрузки концентратов - центральный. Сгущенный продукт диафрагменными насосами выкачивается из сгустителя в зумпф песковых насосов, которые перекачивают концентрат в фильтровальный участок, далее - в цех подготовки шихты металлургического завода. Медный концентрат содержит 16–17 % при извлечении 88–90 % и 0,14 % молибдена.

      Показатели работы большинства медных фабрик высокие. Извлечение меди часто составляет 90-95 % и практически не бывает ниже 80 %, которое напрямую связано с присутствием окисленных минералов меди. Содержание меди в концентрате зависит от вида флотируемых минералов и требований металлургического передела, поэтому изменяется от 12 до 47 % (в среднем 20 – 25 %).

3.4.6.3. Медные окисленные руды

      Окисленные медные руды в зависимости от степени окисленности обогащают по схеме с раздельной флотацией сульфидных и окисленных минералов. Если окисленные минералы представлены малахитом и азуритом и содержание их относительно невелико, их флотируют совместно с сульфидами после предварительной сульфидизации. Чисто окисленные медные руды перерабатывают методом кучного выщелачивания или комбинированными методами.

      Технологическая схема с раздельной флотацией сульфидных и окисленных минералов меди применяется на фабриках, руда которых содержит в основном халькозин, халькопирит, малахит, азурит и куприт. Общее содержание меди в руде высокое до 5 %, в том числе окисленной 3 %. Извлечение сульфидных минералов не вызывает трудностей. Сульфиды флотируются с применением этилового и изопропилового ксантогената, вспенивателя и извести.

      Реагентный режим флотации окисленных минералов более сложен. В голову окисленной флотации в качестве сульфидизатора окислов и пептизатора шламов дозируют сернистый натрий (1,1 кг/т). При флотации поддерживают pH 8,5–9,5. В качестве собирателя используют пальмовое и аполярное масло (по 75 г/т) и амиловый ксантогенат. Извлечение меди из руды составляет 80–85 %.

      Из комбинированных методов для переработки окисленных медных руд получил распространение метод проф. В. Я. Мостовина. По этому методу измельченную руду выщелачивают серной кислотой, растворенную медь цементируют губчатым железом или чугунной стружкой и флотируют цементную медь.

      Комбинированный флотационно-гидрометаллургический процесс применяют на рудах, содержащих около 20 % окисленной меди, представленной хризоколлой, малахитом, азуритом и купритом. Из руды, содержащей в среднем 0,9–1 % общей меди, извлекают 80–85 % меди.

      Для осаждения меди из раствора используют тонкоизмельченное железо крупностью -0,5 мм. В процессе выщелачивания поддерживают pH 1,5–2,3. Иногда перед цементацией pH повышают до 2,9–3 добавлением известкового молока, что позволяет несколько снизить расход железа.

      Содержание меди в растворе после цементации составляет 0,01–0,02 г/л. Для более полного осаждения меди из раствора используют наряду с металлическим железом сульфид кальция. Медь при этом осаждается как в виде сульфида, так и в виде металла. Сульфидная и металлическая медь флотируются совместно.

      Оптимальная величина pH при флотации цементной меди составляет 4 – 4,9. Для регулирования pH иногда после цементации в пульпу подают небольшое количество известкового молока. Непрореагировавшее железо улавливают из хвостов флотации на магнитном сепараторе и снова возвращают в процесс. Иногда железо из пульпы удаляют магнитным методом перед флотацией и возвращают его на цементацию.

      Эффективными собирателями цементной меди являются гидролизованные аэрофлоты (особенно спиртовые) и минереки. Расход собирателей составляет 50–150 г/т. В качестве собирателей можно также использовать аэрофлоты, диксантогениды, меркаптобензотиазол и др. Дополнительными собирателями служат карбоновые кислоты и аполярные масла (расход около 100 г/т).

      Из пенообразователей применяют сосновое масло, крезиловую кислоту, метилизобутилкарбинол и аэрофрос. Иногда полезно применять пептизаторы породы (конденсированные фосфаты и др.) при небольшом расходе (5–50 г/т).

      За последние десятилетия произошло значительное истощение запасов богатых руд, особенно в промышленно развитых районах. Вследствие этого возникла необходимость поиска и внедрения новых способов производства металлов из нетрадиционных источников сырья. К таким источникам следует отнести окисленные, бедные сульфидные и богатые труднообогатимые руды цветных металлов. Отвалы забалансовых и некондиционных руд, а также "отработанные" месторождения являются долговременным источником загрязнения окружающей среды за счет самопроизвольного выщелачивания из них меди, цинка, свинца, мышьяка и других металлов. Наиболее рациональным способом избавления от пагубного влияния таких объектов на окружающую среду является организация кучного и подземного выщелачивания.

      Таким образом, выщелачивание призвано решить одновременно две задачи: расширить сырьевую базу производства металлов и улучшить экологию данных районов.

      Технология кучного выщелачивания меди из окисленных руд

      Впервые кучное выщелачивание меди провели в Венгрии еще в XVI веке, в середине XX века эта технология начала применяться во многих странах мира. Кучное выщелачивание оксидных медных руд в настоящее время является твердо установившимся низко затратным способом извлечения меди. Данным способом добывается около 20 % от мирового производства меди.

      Технология кучного выщелачивания меди из окисленных руд включает следующие стадии: дробление, укладка руды на гидроизолированное основание, выщелачивание, экстракция меди из продуктивного раствора, реэкстракция меди, электролиз меди из реэкстракта, утилизация хвостов.

      Подробная технологическая схема данного процесса представлена на рисунке 3.25.

     


      Рисунок 3.25. Технологическая схема переработки окисленных руд методом кучного выщелачивания

      Дробление руды перед кучным выщелачиванием проводят с целью повышения технико-экономических показателей переработки руд. В ряде случаев введение данной операции приводит к увеличению извлечения металла в 1,5 – 2 раза. Дробление руды перед кучным выщелачиванием осуществляют с крупности от 1000–300 до 50–7 мм (начальная крупность зависит от условий добычи руды, а конечная - от вещественного состава сырья). Операцию чаще всего осуществляют в стандартных щековых и конусных дробилках. При наличии в дробленом продукте большого количества глинистой составляющей, оказывающей негативное влияние на фильтрационные свойства, руду перед укладкой в штабель подвергают окомкованию с добавкой серной кислоты. Добавка серной кислоты на стадии окомкования позволяет сократить продолжительность выщелачивания.

      Перед тем, как проводить кучное выщелачивание меди, осуществляются подготовительные работы на площадке. Верхний плодородный слой земли снимается и складируется в отдельном месте. Эту землю впоследствии используют при проведении рекультивации. Ровную площадку засыпают глиной и трамбуют для получения водонепроницаемого слоя. Дополнительно укладывают пленку или бетонируют площадку. Наклон площадки осуществляется в сторону приемника растворов, как правило, это большие изолированные от земли пруды-отстойники. В качестве гидроизоляции чаще всего используют более дешевую пленку, создание противофильтрационного экрана из нее позволяет надежно защитить почву, поверхностные и грунтовые воды от заражения растворами, а также предотвращает просачивание раствора, обогащенного металлом. На пленку укладывают систему трубопроводов для сбора дренирующих растворов.

      Подготовленная по крупности руда укладывается на гидроизоляционное основание в штабель. Для создания приемлемых гидрофизических свойств материала при увеличении содержания в руде глинистой составляющей производят снижение высоты штабеля кучного выщелачивания. Известны случаи, когда высота штабеля при переработке медных руд не превышает 0,5 м. Обычно высота штабеля кучного выщелачивания меди составляет от 2 до 8 м. В связи с относительно низкой высотой штабеля и высокой производительностью предприятий для укладки штабеля зачастую применяют передвижные конвейеры и конвейеры-штабелеукладчики. Рудный штабель должен отвечать нескольким требованиям: быть проницаемым для выщелачивающего раствора, иметь достаточную механическую прочность, не иметь "мертвых" зон.

      Уложенную в штабель руду выщелачивают раствором серной кислоты. Орошение штабеля раствором кислоты осуществляют с помощью эмиттерной системы. В процессе просачивания растворов через рудный штабель происходит растворение медных минералов. Дренирующие со штабеля медьсодержащие растворы собирают с помощью системы трубопроводов и каналов в прудокотстойник. В прудке происходит отстаивание твердых частиц, присутствующих в растворах. Из прудков осветленные растворы направляют на извлечение меди.

      Продуктивные растворы кучного выщелачивания зачастую являются относительно бедными по меди (до 5 г/л) и содержат большое количество металлов примесей: железа, магния и др. (до 40–50 г/л). В связи с этим данные растворы в большинстве случаев непригодны для непосредственного извлечения меди. Для создания приемлемых условий извлечения меди проводят концентрирование меди путем жидкостной экстракции. Данный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с такими процессами, как цементация и сорбция на активированный уголь. Процесс сорбции мало применим для извлечения меди из продуктивных растворов по причине высоких содержаний меди и относительно малой емкости сорбентов. Кроме того, реализация в промышленности сорбционной технологии потребует организации большого фронта сорбции, что в конечном итоге приведет к повышению капитальных и эксплуатационных затрат на извлечение металлов из растворов.

      Экстракцию меди проводят в различной аппаратуре, самой распространенной из которой является установка смесителя-отстойника. В зависимости от химического состава растворов и содержания меди операцию экстракции проводят в одну или несколько стадий. В случае проведения экстракции меди в несколько стадий организуют противоток водной и органической фаз. В результате экстракции медь на 85–95 % переходит в органическую фазу, а основная часть примесей остается в водном растворе. Обезметалленные водные растворы после экстракции подкрепляют по серной кислоте и возвращают на выщелачивание. Насыщенную по меди органическую фазу направляют на стадию реэкстракции, которую проводят растворами после электролиза меди, подкисленными до содержания серной кислоты на уровне 180-190 г/л. В ряде случаев при наличии значительного количества примесей в продуктивных растворах перед стадией реэкстракции проводят операцию промывки органической фазы кислым медьсодержащим раствором. В результате промывки происходит дополнительная очистка органической фазы от металлов примесей. Полученный в результате реэкстракции водный раствор содержит от 40 до 48 г/л меди. Суммарное содержание металлов примесей в данном растворе не превышает 1–3 г/л. Обезметалленная органическая фаза со стадии реэкстракции возвращается на экстракцию меди из продуктивных растворов кучного выщелачивания.

      Товарный реэкстракт смешивается с оборотными растворами отделения электролиза. Полученный раствор с содержанием меди 35–40 г/л направляется на электролитическое извлечение меди. Для электролиза применяют аноды из сплавов свинца и катоды из нержавеющей стали или матрицы катодной меди. В результате процесса электролиза медь осаждается из раствора на поверхности катодных матриц. После достижения требуемой толщины слоя катодной меди катоды вынимают из электролизера, и листы меди отделяют от стальных матриц на специальных сдирочных аппаратах. Если в качестве катодов используются медные матрицы, дополнительных операций с катодами не производят. Листы катодной меди являются товарной продукцией предприятий.

      Отработанный штабель после кучного выщелачивания подвергается обезвреживанию и рекультивации. Если руда содержит малое количество глинистой составляющей, отработанный штабель оставляют на действующей площадке, а поверх него формируют новый рудный штабель кучного выщелачивания. В противном случае осуществляют выемку руды и ее транспортировку в отвал.

      Основные особенности проведения кучного выщелачивания меди. Несмотря на богатый мировой опыт кучного выщелачивания меди из окисленных руд, в Казахстане существует только несколько предприятий по переработке окисленных руд методом кучного выщелачивания. Исходя из того, что в Казахстане сосредоточены большие запасы окисленных медных руд, как в новых месторождениях, так и в отвалах действующих производств, в ближайшее время следует ожидать бурного развития технологии кучного выщелачивания меди в нашей стране.

      Так как за рубежом большинство действующих предприятий кучного выщелачивания меди находятся в зонах с теплым и засушливым климатом, реализация данного процесса в нашей стране ввиду климатических особенностей требует разработки специальных технических решений: основной особенностью кучного выщелачивания меди в Казахстане является проведение процесса в условиях отрицательных температур. При реализации кучного выщелачивания меди в холодном климате рекомендуется предусматривать специальные мероприятия, такие как:

      подогрев выщелачивающих растворов;

      заглубление системы орошения;

      теплоизоляция магистральных трубопроводов и продуктивных трубопроводов.

      Другой немаловажной особенностью является наличие на большинстве территорий положительного водного баланса между атмосферными осадками и величиной испарения воды. В странах с засушливым климатом отработанную руду после кучного выщелачивания вывозят в отвал, где происходит ее естественное высыхание и исключается попадание кислых стоков в окружающую среду. При реализации кучного выщелачивания меди в Казахстане необходимо предусматривать мероприятия по нейтрализации оставшейся в отработанном штабеле серной кислоты. Кроме этого, в процессе кучного выщелачивания за счет выпадения атмосферных осадков может возникать избыток оборотных растворов, который также должен подвергаться нейтрализации перед складированием в хвостохранилище.

      Необходимо отметить, что некоторые предприятия проводят кучное выщелачивание без предварительной подготовки гидроизоляционного основания штабеля. Есть случаи орошения раствором серной кислоты на лежалые отвалы окисленных и забалансовых руд, т. е. без защиты почвы, поверхностных и грунтовых вод от заражения растворами и тяжелыми металлами.

      Учитывая большое количество факторов, которые могут оказывать вредное влияние на окружающую среду и на эффективность извлечения меди из окисленных руд, перед реализацией технологии кучного выщелачивания требуется обязательное проведение детальных исследований технологических свойств руды. Данные исследования позволят выбрать оптимальные параметры переработки руды и минимизировать риски, связанные с загрязнением окружающей среды. Кроме того, требуется детальное изыскание климатической характеристики района строительства. Результаты данного изыскания должны быть обязательно учтены при разработке технологического регламента и последующем проектировании и строительстве предприятия.

      В Казахстане переработка медных окисленных руд на предприятии С3 построена с использованием новейших технологий гидрометаллургии до получения катодной меди.

      Технология переработки окисленных руд включает в себя кучное выщелачивание меди (КВ/HL) с последующей переработкой технологических растворов жидкостной экстракцией и электролизом (ЖЭ-ЭЭ/SX-EW). В соответствии с проведенными исследованиями и опытом работы действующих гидрометаллургических производств, перерабатывающих аналогичную руду, была рекомендована технологическая схема обогащения окисленных медных руд, включающая: кучное выщелачивание недробленой руды сернокислыми растворами; переработка продуктовых растворов по технологии SX-EW включающая в себя: три параллельные стадии жидкостной экстракции, одну стадию реэкстракции и электролиз с получением катодной меди.

      Завод по переработке окисленных руд включает в себя: подушку выщелачивания по переработке оксидных руд; участок разгрузки кислоты цеха экстракции и электролиза, площадки обвалованного резервуара кислоты цеха экстракции и электролиза.

      Кучное выщелачивание

      Местоположение площадки кучного выщелачивания было определено с целью сокращения до минимума объема земляных работ, снижения расстояния от карьера рудника до площадки и в поиске альтернативы расположения на участках, где, согласно справочным данным, отсутствовал горизонт мелких вод. Площадка кучного выщелачивания имеет номинальную мощность для переработки 120,8 млн тонн окисленной руды, достигая максимальной общей высоты 65 м в течение срока службы 10 лет, и располагается юго-восточнее карьера и на восточной стороне сооружений производственной зоны. Площадка располагается на отметке 350 метров над уровнем моря, и ее конфигурация соответствует типу стационарной площадки, которая охватывает территорию общей площадью 1 486 861 м2. Конструкция подушки выщелачивания включает: платформу основания, на которой укладываются 5 уровней руды, состоящих из подъемов и рамп доступа выщелачивания отвалов. Первый подъем с переменной высотой, а высота со второго по пятый составляет 13 м; ирригационные траншеи (системы дренажа и сбора раствора с направлением раствора в технологический пруд); анкерные траншеи; главную сборную траншею; охранные бермы.

      Площадка кучного выщелачивания расположена недалеко от карьера. Основание площадки представляет собой геомембрану, уложенную на уплотненный грунт, сборные трубопроводы размещены на ней и защищены слоем гравия. Добытая руда транспортируется карьерными самосвалами и укладываться на подушку выщелачивания с применением бульдозеров.

      Обогащенный раствор после выщелачивания направляется на переработку методом жидкостной экстракции с последующим электролизом. Конечный продукт – катодная медь.

      Переработка растворов выщелачивания. Продуктовые растворы после выщелачивания подаются насосами на завод жидкостной экстракции и электролиза (SX-EW). Схема переработки растворов состоит из трех стадий параллельно-последовательной экстракции, одной стадии реэкстракции и электролиза. Извлечение меди на стадии переработки растворов составляет 91,7 %. Не извлеченная на экстракционной переработке медь с оборотными растворами возвращается на кучное выщелачивание. С учетом этой циркуляции извлечение в катодную медь от руды можно считать равным извлечению меди в раствор кучного выщелачивания 56,3 %.

      Экстракционная переработка растворов. В результате технологических испытаний на полупромышленной установке для извлечения меди принято решение изменить схему экстракции на E1(p)+E2(p)+E3(p)+1S, в которой процесс жидкостной экстракции проходит три этапа экстракции E1(p)+ E2(p)+E3(p) и один этап реэкстракции 1S. Поток PLS разделяется на три потока E1, E2, E3 параллельно. Обедненные растворы рафината с параллельной схемы стекают в общий пруд рафината. На всех стадиях применяются экстракторы одинакового типоразмера. Смешение органической и водной фазы осуществляется в каждом экстракторе в двух камерах (агитаторах) смешения (у некоторых производителей в трех). На первой стадии смешения перемешивание осуществляется турбинным насосом, на второй стадии - вспомогательной турбиной. Турбинный насос в смесителе в первой камере смешения предназначен не только для обеспечения перемешивания, но и для перекачки водной и органической фаз с предыдущих стадий. Турбины на второй стадии смешения предназначены для поддержания диспергированных капель в виде эмульсии.

      Электролиз. Основным агрегатом участка является электролизная ванна, представляющая собой прямоугольный чан, ширина и глубина которого определяется размерами анодов и катодов. Цех электролиза разделен на 2 серий, в каждой из которых 2 секций. В каждой серий насыщенный подогретый электролит подается на 11 ванн предварительной очистки. Электролизные ванны предварительной очистки позволяют удалить остатки органики из насыщенного электролита и тем самым защищают 43 коммерческие электролизные ванны от следов органики, оставшейся после фильтра.

      На рисунке 3.26 представлен баланс сырья и продукции завода окисленных руд предприятия С3.

     


      Рисунок 3.26. Баланс сырья и продукции завода по переработке окисленных руд

      На рисунке 3.27 приведены технико-экономические показатели завода окисленных руд за 2015–2019 годы.

     


      Рисунок 3.27. Зависимость извлечения руды от общего производства меди по заводу окисленных руд фабрики С3

3.4.6.4. Медно-цинково-пиритные руды

      Медно-цинковые руды являются наряду с медью источником получения цинка. Основным минералом цинка является сфалерит, или цинковая обманка. В природе в зависимости от содержания примесей различают на минералы: клейофан – бесцветный чистая разновидность без примесей, марматит – черный железистая цинковая обманка и вюрцит - марганцовистая цинковая обманка. Флотационные свойства цинковой обманки определяются видом примеси, изоморфно входящей в ее кристаллическую решетку. Плотность сфалерита 3,5 – 4,3 кг/м3, твердость 3–4, содержание цинка 67,1 % (чистая обманка без примесей).

      Медно-цинково-пиритные руды относятся к одним из наиболее сложных типов с точки зрения режима флотации.

      Окисление в противоположность другим сульфидным минералам понижает флотируемость цинковой обманки. Активаторами сфалерита являются ионы меди и свинца, которые с собирателями типа ксантогената дают более труднорастворимые соединения, чем катион цинка. Депрессорами цинковой обманки являются цинковый купорос, который используется при флотации медноцинковых и полиметаллических руд, а также сернистый натрий, цианиды, сульфит и тиосульфат натрия. Эти депрессоры позволяют отделять медные сульфидные минералы от сфалерита. Наибольшее распространение получило сочетание цианида и цинкового купороса, так как депрессирующее действие одного цинкового купороса или цианида не всегда эффективно. Селективное разделение сульфидов меди и цинка затрудняется активацией сфалерита ионами меди, переходящими в пульпу при окислении и растворении медных минералов.

      Применение цианида в качестве депрессора цинковой обманки требует большой осторожности и точной дозировки, так как он оказывает депрессирующее действие и на медные сульфидные минералы. В последнее время в качестве депрессора цинковой обманки применяется сернистый натрий в сочетании с цинковым купоросом или сульфит натрия в сочетании с сернистым натрием и цинковым купоросом.

      Особый интерес представляет обогащение медно-цинковых руд, особенностью которых является тесное взаимное прорастание сульфидов меди, цинка и железа, в то время как сульфиды от пустой породы освобождаются при сравнительно грубом измельчении. Исследованиями установлено, что отделение полезных минералов от пустой породы происходит при измельчении руды до 60 – 70 % класса -0,074 мм. Раскрытие же сростков пирита с медными и цинковыми минералами происходит лишь при измельчении до 100 % класса минус 0,02–0,03 мкм. Кроме того, в этих рудах часто присутствуют вторичные медные минералы (ковеллин, халькозин) и сернокислая медь, которые являются основными источниками ионов меди в пульпе, вызывающих активацию сфалерита.

      В зависимости от минерального состава и содержания полезных компонентов медно-цинковые руды подразделяют на четыре типа:

      сплошные сульфидные руды с высоким содержанием цветных металлов. Содержание сульфидных минералов в них составляет 75–95 %;

      сплошные сульфидные руды с низким содержанием цветных металлов;

      вкрапленные медно-цинковые руды с высоким содержанием суммы цветных металлов;

      вкрапленные руды с низким содержанием цветных металлов. Содержание сульфидных минералов в них составляет 20–30 %.

      Получаемые при обогащении цинксодержащих руд цинковые концентраты должны отвечать техническим требованиям, приведенным в таблице 3.30 [33].

      Таблица 3.30. Технические требования к цинковым концентратам и продуктам

№ п/п

Марка концентрата

Содержание, %

цинка, не менее

примесей, не более

железа

кремнезема

меди

мышьяка

1

2

3

4

5

6

7

1

КЦ-1

56

5

2

1

0,05

2

КЦ-2

53

7

3,5

1,2

0,1

3

КЦ-3

50

9

4

1,5

0,3

4

КЦ-4

45

12

5

2,5

0,5

5

ПЦ (промпродукт цинковый)

40

16

6

3,5

Не нормируется

      Технологические схемы флотации медно-цинковых сульфидных руд, применяемые на обогатительных фабриках, можно разделить на следующие типы:

      селективные схемы, когда в голове процесса флотируют сульфиды меди, из хвостов медной флотации флотируют сфалерит, а хвосты цинковой флотации могут быть пиритным концентратом (при флотации сплошных сульфидных руд) или из них флотируют пирит;

      коллективно-селективные схемы, когда в голове процесса все сульфидные минералы флотируют в коллективный медно-цинковый или медно-цинково-пиритный концентрат с последующим разделением его на два или три концентрата.

      Сплошные сульфидные руды успешно обогащаются по схеме селективной флотации (рис. 3.28). По этой схеме руды измельчаются до крупности 95 % класса -0,074 мм. Щелочность пульпы в питании основной медной флотации составляет до 30 г/м3 свободной окиси кальция, в питании цинковой флотации – 200-300 г/м3 и в перечистках цинкового концентрата для депрессии пирита поднимается до 900-1000 г/м3. Собиратели - бутиловый ксантогенат (230 г/т), бутиловый аэрофлот (60 г/т). Для депрессии сфалерита применяется цианид (160–200 г/т) и цинковый купорос (1500–1600 г/т), а для активации сфалерита - медный купорос (1000–1100 г/т). Для предупреждения окисления сульфидов в процесс измельчения иногда подают сернистый натрий.

     


      Рисунок 3.28. Схема прямой селективной флотации медно-цинковых руд

      За последние годы на обогатительных фабриках, перерабатывающих медно-цинковые руды, успешно внедряют безцианидную технологию разделения медно-цинковых концентратов с применением для депрессии цинковой обманки сульфита и тиосульфата натрия, а также солей серной кислоты в сочетании с сернистым натрием и цинковым купоросом. Такая технология разделения коллективных концентратов позволила значительно снизить потери золота за счет предотвращения его растворения в цианистых растворах и предотвратить попадание циана в сточные воды.

      Наибольшее распространение при обогащении медно-цинковых руд получила схема коллективно-селективной флотации (рис. 3.29).

     


      Рисунок 3.29. Коллективно-селективная схема обогащения медно-цинковых руд

      Медно-цинковые руды с содержанием до 35 % серы являются вкрапленными рудами. Коллективная флотация сульфидов меди и цинка производится после измельчения руды до крупности 87–92 % класса -0,074 мм в две стадии. В I стадии получается коллективный концентрат (головка), который направляется сразу на третью перечистку. Концентрат II коллективной флотации перечищается трижды. Содержание свободной окиси кальция в основных коллективных флотациях составляет 150–500 г/м3, в перечистных 250–500 г/м3. В коллективную флотацию для активации цинковой обманки подается медный купорос. Собиратель - смесь изопропилового и бутилового ксантогената, вспениватель Т-66. В контрольную коллективную флотацию подается бутиловый аэрофлот. Коллективный концентрат после десорбции реагентов сернистым натрием (2200-3000 г/т) и активированным углем (300 г/т) сгущается и доизмельчается до крупности 90–95 % класса -0,044 мм. Медная флотация осуществляется при депрессии сфалерита сернистым натрием (150 – 350 г/т) и цинковым купоросом (2500–4500 г/т) и pH 8,5-9,7. Полученный медный концентрат содержит 16-18 % при извлечении меди до 85 %, а цинковый концентрат – 49-50 % цинка при извлечении 50-55 %.

      Иногда при обогащении медно-цинковых руд с весьма тонким взаимным прорастанием сульфидных минералов получают цинковые концентраты с низким содержанием цинка (36–42 %) и высоким содержанием меди и железа. В этом случае производится обезмеживание и обезжелезнение цинковых концентратов (рис. 3.30) в следующем режиме: плотность пульпы при перемешивании с Na2S 40-50 % твердого, время перемешивания 20-25 мин, плотность пульпы при перемешивании с цинковым купоросом и содой 30-35 % твердого, время перемешивания 10 мин. Расход реагентов составляет, г/т: сернистый натрий 8000-12000; цинковый купорос 6000-8000; сода 1500-3000. В основную медно-пиритную флотацию подается бутиловый ксантогенат и сосновое масло. После обезмеживания получается цинковый концентрат с содержанием цинка до 48 % и меди до 2 %.

     


      Рисунок 3.30. Схема обезмеживания и обезжелезнения цинкового концентрата

3.4.6.5. Медно-никелевые руды

      Собственные минералы никеля редко образуют самостоятельные монометаллические промышленные скопления. Большую часть никеля в практике получают из медно-никелевых руд.

      Наиболее распространенным никелевым минералом является пентландит (железоникелевый колчедан), обычно находящийся в ассоциации с пирротином и халькопиритом. В пентландите в виде изоморфной примеси часто присутствует некоторое количество кобальта. По флотируемости пентландит занимает промежуточное положение между пирротином и халькопиритом. При флотационном разделении халькопирита и пентландита последний депрессируют известью (иногда с добавлением цианида или декстрина).

      Относительно распространены еще два минерала никеля - миллерит и никеленосный пирротин (в состав пирротина никель входит в виде изоморфной примеси). Из них хуже флотируется никеленосный пирротин. Щелочи, как правило, депрессируют никеленосный пирротин; подавителем миллерита (и пентландита) из щелочей является только известь. Хороший активатор пирротина - медный купорос.

      Медно-никелевые руды содержат обычно некоторое количество кобальта и металлы платиновой группы [34].

      Эти руды обогащаются на фабриках по трем видам технологических схем.

      1. Коллективная флотация минералов меди и никеля из исходной руды без последующего разделения коллективного концентрата; продукты флотации в ходе процесса иногда подвергают магнитной сепарации. Коллективные концентраты, содержащие в среднем 3-6 % меди и 5,5–13,59 % никеля, разделяют на металлы при металлургическом переделе.

      2. Коллективная флотация минералов меди и никеля из исходной руды с последующей селекцией коллективного концентрата на медный и никелевый. Коллективный концентрат всегда разделяют, флотируя минералы меди при депрессии пирротина и пентландита одной известью или известью в сочетании с декстрином (1–200 г/т) или цианидом (несколько граммов на тонну).

      3.Магнитная сепарация исходной руды с последующей флотацией никеленосного пирротина из магнитной фракции (никелевый концентрат) и коллективной медно-никелевой флотацией из немагнитной фракции. Коллективный концентрат разделяют. Медный концентрат этой фабрики содержит около 30 % меди, а никелевый - около 12 % никеля.

      Тонкость помола медно-никелевых руд перед коллективной флотацией на большинстве фабрик составляет 50–70 % класса -0,074 мм. Величина pH в коллективной флотации составляет 8–9,5. Из реагентов-собирателей применяют главным образом амиловый ксантогенат при среднем расходе 85 г/т, значительно реже - изопропиловый ксантогенат (80 г/т), бутиловый ксантогенат (150 г/т), применяют также бутиловый аэрофлот.

      Из пенообразователей наиболее распространены сосновое масло, Т-66 и метилизобутилкарбинол.

      На многих медно-никелевых фабриках для подавления флотоактивной силикатной породы применяют карбоксиметилцеллюлозу и тринатрийфосфат, декстрин, крахмал, жидкое стекло и смесь пирофосфата с гуартеком.

      На фабриках, перерабатывающие тонковкрапленные руды, содержат пирротин, пентландит, халькопирит, магнетит и пирит. Минералы породы представлены серпентином, тальком, хлоритом и серицитом.

      Технологические схемы и режимы флотации на этих фабриках во многом идентичны. Исходную руду измельчают до 40–50 % класса -0,074 мм, после чего проводят межцикловую флотацию. Тонкость помола перед основной флотацией составляет соответственно 80 и 60 % класса -0,074 мм. Концентрат межцикловой и основной флотации после совместной перечистки представляет собой готовый коллективный концентрат и содержит в среднем около 4 % меди и 5,5 % никеля при извлечении никеля примерно 82 %. Хвосты перечистной и концентрат контрольной флотаций (после двухкратной перечистки) объединяют и флотируют в отдельном цикле (флотация промпродукта). Промпродукты доизмельчают. При флотации применяются следующие реагенты: сода 2-3 кг/т, бутиловый ксантогенат 100-150 г/т, бутиловый аэрофлот 200 г/т, медный купорос 50 г/т, карбоксиметилцеллюлоза 200-500 г/т, Т-66 70 г/т. Карбоксиметилцеллюлоза подается в перечистку. Кроме того, в перечистку подают тринатрийфосфат (200 г/т).

      Никель можно доизвлекать из песковой фракции отвальных хвостов коллективного цикла. Флотации подвергают класс +0,044 мм отвальных хвостов, обогащенный никелем. Из реагентов применяют бутиловый ксантогенат, бутиловый аэрофлот и карбоксиметилцеллюлозу. После трех перечисток концентрат содержит около 2,5 % никеля при извлечении от руды до 3 %.

      На фабриках, обогащающих вкрапленные и жильные медно-никелевые руды, содержат пирротин, халькопирит, кубанит, пентландит, полевой шпат, оливин и серпентин. Получаемые коллективные концентраты содержат 4–5 % никеля и 8–10 % меди.

      В коллективном цикле флотации вкрапленных руд применяют бутиловый ксантогенат, Т-66, кремнефтористый натрий и соду. При обогащении жильных руд перед коллективной флотацией извлекают медную головку с использованием бутилового аэрофлота. Пенные продукты коллективной флотации вкрапленных и жильных руд поступают соответственно на I и II основную медную флотацию в сильнощелочной известковой среде (рис. 3.31), хвосты которой выводятся в сгуститель никелевого концентрата. Медные концентраты I и II основной флотации объединяются и подвергаются пропарке с известью в чанах при температуре 70-75 °С. В процессе пропарки происходит десорбция ксантогената и эффективно депрессируются никелевые минералы. Из медного концентрата после его пропарки скоростной флотацией извлекают медь, оставляя минералы никеля в хвостах. Медный концентрат затем доизмельчают и из него снова флотируют медные минералы с депрессией остатков никеля известью. Готовый медный концентрат получают после третьей перечистной флотации. Никелевый концентрат стремятся получить с возможно более высоким отношением никеля к меди (по условиям последующего металлургического передела).

     


      Рисунок 3.31. Технологическая схема селекции коллективных медно-никелевых концентратов

3.4.6.6. Медно-молибденовые руды

      Медно-молибденовые руды являются одним из основных источников получения молибдена. Медные минералы в этих рудах представлены чаще всего халькопиритом и халькозином (иногда ковеллином, реже борнитом), молибден - молибденитом.

      Молибденит относится к легкофлотируемым минералам. Это объясняется тем, что при измельчении зерна минерала раскрываются по плоскостям спайности, поверхность которых сильно гидрофобна. Именно высокая природная гидрофобность позволяет успешно извлекать молибденит из руд с низким содержанием флотацией [34].

      Все обогатительные фабрики перерабатывают медно-молибденовые руды по коллективной схеме с последующей селекцией коллективного медно-молибденового концентрата. Коллективный концентрат содержит 10–30 % меди и 0,1–1 % молибдена. Исходную руду на большинстве фабрик измельчают чаще всего до 50–60 % класса -0,074 мм. Извлечение молибденита в коллективном цикле колеблется от 50 до 90 % (обычно 70–85 %). Почти на всех фабриках введена операция доизмельчения коллективных концентратов до 70–90 % класса -0,044 мм перед перечистками или непосредственно перед селекцией. Доизмельчение черновых коллективных концентратов перед перечистками освежает минеральную поверхность и повышает флот