Горно-геологические факторы, определяющие промышленную ценность месторождений бокситов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Горно-геологические факторы, определяющие промышленную ценность месторождений бокситов

15.04.2021

Горно-геологические факторы предопределяют масштабы горнодобывающего предприятия, применение высокоэффективной добычной техники, технологическую схему вскрытия, добычи и переработки руд. Они максимально влияют на промышленную оценку бокситовых месторождений и на основные технико-экономические показатели деятельности горнодобывающего предприятия.

К горно-геологическим факторам относятся: запасы месторождения и качество бокситовых руд; содержание полезных и вредных компонентов, минеральный и химический состав бокситов, которые определяют технологическую схему переработки; размер, строение и условия залегания месторождения, влияющие на выбор способа вскрытия и разработки месторождения; гидрогеологические и инженерно-геологические условия месторождения и т. д.

Запасы месторождения и качество бокситовых руд. Количество и качество бокситовых руд определяются при подсчете запасов в недрах по данным геологоразведочных работ. Чем крупнее месторождение и чем лучше качество бокситовых руд, тем выше экономическая эффективность его разработки. Разведанные запасы месторождения оказывают решающее влияние на размеры годовой производительности будущего бокситового рудника, от которой зависят удельные капитальные затраты и себестоимость бокситовой руды. Качество прежде всего определяется содержанием глинозема, кремнезема и кремневым модулем бокситов. От качества бокситовых руд зависят технологический способ передела бокситов на глинозем и экономичность переработки. Существенное значение имеют величина запасов отдельных технологических сортов бокситовых руд и характер их локализации в общих запасах, которая существенно может повлиять на способ отработки и применение различных типов горнодобывающих механизмов. Характер распределения технологических сортов в общей массе руды обусловливает возможность раздельной их выемки.

При оценке месторождений учитывается комплексность руд. Многие месторождения бокситов являются комплексными, так как бокситоносная свита часто содержит мощные горизонты высокосортных огнеупорных глин и аллитов, а перекрывающие породы — стройматериалы. Сами бокситы помимо алюминиевой промышленности используются для производства электрокорунда, плавающих кислотоупорных муллитных изделий и т. д. Кроме того, из бокситов извлекают металлический галий, в некоторых случаях ванадий и другие элементы.

Наличие огнеупорных глин и элементов-примесей (галлия и др.) повышает эффективность разработки бокситовых месторождений.

Технологические свойства бокситов. Качественная характеристика бокситов является одним из важнейших факторов, определяющих эффективность промышленного использования, так как она влияет на выбор технологии переработки. Схема технологической переработки бокситов зависит от минерального и химического состава, физических свойств, содержания полезных и вредных компонентов и других факторов. При оценке бокситовых месторождений большое значение имеет степень изученности технологических свойств бокситов при переработке на глинозем. От этого зависят технико-экономические показатели переработки. Чем совершеннее схема технологического процесса, тем выше технико-экономические показатели. От качества бокситовых руд зависит сложность, а значит, и стоимость технологической переработки бокситов. В отличие от руд других цветных металлов бокситы, как правило, поступают па химическую переработку без предварительного механического обогащения.

В настоящее время на глиноземных заводах бывш. СССР применяются следующие способы технологической переработки бокситов: гидрохимический способ Байера, способ спекания и комбинированный: способ Байера — спекание.

Гидрохимический способ Байера является наиболее простым и экономичным. Он основан на разложении бокситов раствором щелочи. Себестоимость глинозема, получаемого этим способом, на 20—25% ниже себестоимости глинозема, получаемого методом спекания. Качество глинозема выше, он менее загрязнен кремнеземом и отличается большим размером кристаллов. Однако этот метод применим лишь для переработки высококачественных бокситов с небольшим (3—7%) содержанием кремнезема.

Бокситы с большим содержанием кремнезема во избежание больших потерь щелочи перерабатываются способом спекания, т. е. предварительно спекаются с известняком и кальцинированной содой. Это значительно удорожает производство глинозема. Недостатком способа спекания является относительно большая сложность процесса и большой расход материалов на переработку сырья. При оценке качества бокситов разведуемого месторождения необходимо учитывать, что каждый процент кремнезема связывает 8,5 кг окиси алюминия и 6,65 кг щелочи на 1 т перерабатываемой руды. Таким образом, чем больше кремневый модуль в бокситах, тем выше себестоимость передела бокситов на глинозем и, следовательно, глинозема, полученного из низкосортных бокситов любым способом.

Для переработки высококремнистых бокситов иногда экономически целесообразно применять комбинирование способа Байера со способом спекания. Комбинированный способ применяется в двух вариантах: параллельном и последовательном. При параллельной схеме одновременно перерабатываются на одном уровне низкокремнистые и высококремнистые бокситы. Первые перерабатываются по способу Байера, вторые — по способу спекания.

Последовательная схема используется при переработке высококремнистых бокситов с относительно невысоким содержанием окиси железа. Боксит сначала выщелачивается по способу Байера, при этом извлекается около 70% глинозема, присутствующего в боксите. Остальной глинозем, связанный в алюмонатрие-вый силикат, переходит в шлам, который подвергается спеканию с известняком и содой. Алюминатные растворы, полученные в обеих ветвях, смешиваются и выкручиваются. Преимущества этой схемы по сравнению со способом спекания заключаются в возможности сократить число печей спекания и расход топлива, понизить расход соды и повысить степень извлечения глинозема из боксита.

В последнее время для переработки бокситов североонежских месторождений предусмотрена схема комбинированного способа, где в спекательной ветви для компенсации потерь щелочи предусмотрено использование вместо щелочи нефелинового концентрата месторождений Кольского полуострова (700 кг на 1 т глинозема).

Большое значение при оценке качества бокситов имеют вторичные компоненты и прежде всего вредные примеси (сидерит, Пирит и др.), образовавшиеся в основном в результате эпигенетических наложенных процессов. Содержание сидерита и пирита в бокситовых рудах регламентируется ГОСТом и кондициями для конкретных месторождений.

Присутствие сидерита в бокситах, перерабатываемых гидрохимическим способом Байера, приводит к химическим потерям каустической щелочи и отражается на общем извлечении глинозема. При этом способе сера переходит в щелочно-алюминатный раствор, что значительно ухудшает технологический процесс и загрязняет растворы, а следовательно, и гидроокись алюминия. При переработке сернистых бокситов для улучшения технологического процесса и нейтрализации пирита вводят значительное количество окиси цинка.

Результаты технологических испытаний бокситов месторождений Средне-Тиманского района и Белгородского бокситоносного района KMA позволили институту ВАМИ рекомендовать переработку их на глинозем по параллельно-комбинированной схеме Байер — спекание с соотношением ветвей 85 и 15%. Технико-экономические показатели намечаемого глиноземного производства в этих районах предсказывают его рентабельность и конкурентоспособность по сравнению с действующими и проектируемыми глиноземными предприятиями.

До настоящего времени расчет технико-экономических показателей по месторождениям осуществляется в основном не на конечную продукцию, а на бокситовую руду. Однако технико-экономическое обоснование промышленного использования месторождений бокситов, равно как и обоснование кондиций, должно производиться с учетом получения глинозема или даже алюминия. Расчет при обосновании на бокситовую руду или промежуточную продукцию (глинозем) не дает полного представления об эффективности промышленного освоения оцениваемого месторождения бокситов.

Технико-экономические расчеты при экономической оценке месторождений бокситов должны осуществляться не только по оптовым ценам, но и по перспективным расчетным затратам на определяющие виды используемого сырья и материалов (бокситы, топливо, флюсовые известняки и т. д.), что позволит учитывать изменения, связанные с намечаемыми быстрыми темпами развития народного хозяйства.

Горнотехнические условия эксплуатации бокситовых месторождений. Способ разработки бокситовых месторождений зависит от глубины залегания, морфологии, размеров и условий залегания рудных тел, а также от гидрогеологических и инженерно-геологических условий месторождения. Наибольшую промышленную ценность представляют месторождения, сложенные рудными телами больших размеров, неглубоко залегающими в благоприятных гидрогеологических и инженерно-геологических условиях. При открытом способе разработки себестоимость добычи бокситов, как правило, значительно ниже, чем при подземном.

Открытым способом разрабатываются обычно бокситы, выходящие на дневную поверхность или залегающие на сравнительно небольших глубинах (50—100 м). Подземным способом предлагается осваивать месторождения, залегающие на глубинах до 1500—2000 м.

В бывш. СССР значительная часть бокситовых месторождений отрабатывается открытым способом: месторождения Амангельдинского и Тихвинского районов, Краснооктябрьское, Белинское, Аятское и др.

При определении эффективности открытого способа разработки важное значение имеет количество вскрышных пород, приходящееся па единицу добываемой руды, т. е. объемный или весовой коэффициент вскрыши. Среди них различают максимально допустимый и средний коэффициенты вскрыши.

Максимальный экономически допустимый коэффициент вскрыши определяет предельно допустимую (экономически целесообразную) глубину открытых работ. Этот коэффициент представляет собой количество вскрышных пород, приходящееся па единицу руды, при котором себестоимость добычи открытым способом равна себестоимости добычи подземным способом. Необходимо отметить, что стоимости извлечения из карьера 1 м3 рыхлых и 1 м3 скальных пород различны, так как для извлечения последних необходимо применение взрывных работ.

Средний коэффициент вскрыши представляет собой отношение всего количества пустой породы, подлежащего извлечению из карьера за весь срок его эксплуатации, к общему количеству промышленных запасов руды в этом карьере. Этот коэффициент имеет как весовое, так и объемное выражение. Чем больше пустой породы необходимо удалить для добычи 1 т (1 м3) руды, тем выше ее себестоимость.

Максимальный экономически допустимый объемный коэффициент вскрыши по данным технико-экономических расчетов института Гипроникель 25 м3/м3, т. е. 25 м3 вскрышных пород на 1 м3 бокситовых руд. При определении коэффициента вскрыши на каждом геологическом разрезе наносятся контуры карьера. Общий угол откоса бортов карьера для рыхлых песчано-глинистых пород принимается 30°, для известняков 35—40°.

Подземным способом в бывш. СССР разрабатываются месторождения с наиболее высококачественными бокситами Северо-Уральского и Южно-Уральского районов. При разработке месторождений Северо-Уральского района применяются способы слоевого обрушения и камерно-столбовой.

В зарубежных странах преобладающая масса бокситов добывается открытым способом и только незначительная часть подземным способом.

Гидрогеологические и инженерно-геологические условия бокситовых месторождений. При промышленной оценке различных типов бокситовых месторождений большое значение имеют гидрогеологические и инженерно-геологические особенности. Гидрогеологические условия бокситовых месторождений характеризуются степенью обводненности бокситовмещающих пород и залежей бокситов, режимом подземных и поверхностных вод, фильтрационными свойствами пород, бокситовых руд и другими гидрогеологическими показателями.

Факторы, характеризующие инженерно-геологические условия месторождений, оказывают существенное влияние на себестоимость продукции. От крепости пород зависят производительность при бурении шпуров, расход взрывчатки, крепежного материала. Все это влияет на себестоимость добычи бокситовых руд.

Учитывается степень устойчивости горных пород в подземных горных выработках и прежде всего устойчивость пород кровли, а также устойчивость пород в откосах карьеров, особенно при их увлажнении.

Бокситовые месторождения бывш. СССР имеют относительно сложные горнотехнические условия. Эти условия нередко являются решающими при определении промышленной ценности отдельных месторождений. Для их разработки требуется выполнение специальных дорогостоящих мероприятий по водопонижению и осушению. Кроме того, при открытой разработке необходимо создание очень пологих углов откоса бортов карьеров, так как рыхлые покрывающие породы являются малоустойчивыми, особенно в условиях обводненности и при увлажнении. Стоимость осушения некоторых месторождений выражается огромными суммами и составляет весьма существенную долю в себестоимости добычи руды. Так, например, при добыче руды на Северо-Уральском бокситовом руднике значительные средства затрачиваются для предварительного осушения разрабатываемых бокситовых залежей. Необходимость осушения вызывает резкое увеличение капитальных затрат и эксплуатационных расходов, сильно повышающих себестоимость бокситовой руды.

Разработка бокситовых месторождений в сложных гидрогеологических условиях требует дорогостоящих мероприятий по водопонижению и осушению. Сложными гидрогеологическими условиями обладают месторождения Северо-Уральского, Северо-Онежского и Белгородского бокситоносных районов.

На месторождениях Северо-Уральского района гидрогеологические условия весьма сложны из-за значительной закарстованности и тектонической нарушенности рудовмещающего массива известняков, близости рек Ваграна, Кальи и Сухой, значительной глубины залегания пласта бокситов и наличия гидравлической связи подземных вод всех месторождений. В связи с этим отработка месторождений ведется после предварительного осушения с помощью специально сооруженных дренажных узлов.

Сложные гидрогеологические условия являются одним из факторов, сдерживающих рост добычи бокситов на северо-уральских месторождениях. Главными водопонижающими точками являются скважинные дренажные узлы: Южный, Кальинский и Черемуховский. Средний приток вод в 1973 г. составил 9,8 тыс. м3/ч, в том числе по шахтам 3,9 тыс. м3/ч, дренажным узлам 5,9 тыс. м3/ч. Максимальный водоприток достиг 12,5 тыс. м3/ч (апрель 1973 г.), минимальный 8,5 тыс. м3/ч (декабрь 1973 г.). Прогнозный максимальный водоприток может достигнуть 16 тыс. м3/ч, а возможные кратковременные притоки при прорывах вод в горные выработки из участков локального карста и в периоды паводков по всем месторождениям Северо-Уральского района могут достигать 27 тыс. м3/ч. В связи с этим необходимы расходы на сооружение дорогостоящих дренажных узлов и осуществление специальных мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий аварийных прорывов подземных вод.

Гидрогеологические условия восточной части Иксинского месторождения в Северо-Онежском бокситоносном районе также являются весьма сложными в связи с присутствием среди вскрышных пород 30—40-метровой толщи трещиноватых и закарстованных известняков карбона, с которыми связан водоносный горизонт, являющийся основным источником обводнения проектируемого карьера. Водопроводимость толщи карбонатных пород весьма неравномерная и характеризуется значениями от 20 до 9880 м3/сут. Подземные воды карбонатного водоносного горизонта активно взаимосвязаны с водами крупных рек Иксы и Онеги.

Ожидаемые водопритоки подземных вод в карьер оцениваются величинами от 4,3 тыс. м3/ч в начальные годы эксплуатации до 10,3 тыс. м3/ч в последние годы эксплуатации месторождения. Максимальные водопритоки на период половодья и подъема уровня воды в р. Онеге в конечный срок работы карьера могут достигнуть 12,2 тыс. м3/ч. Допустимые углы откоса рыхлых вскрышных пород в карьере 17—24°. Сооружения ограждений карьера от подземных вод карбонатных отложений и его осушение требуют больших капиталовложений, что отражается на стоимости боксита, а следовательно, и глинозема.

Гидрогеологические и горно-геологические условия освоения Висловского месторождения Белгородского бокситоносного района KMA также являются весьма сложными из-за большой глубины залегания бокситов (550—700 м) и наличия мощных (30—50 м) сильнообводненных напорными водами 12 горизонтов известняков нижнего карбона, песков келловей-батского, альб-сеноманского, верхнемелового, палеогенового и четвертичного возраста. Висловское месторождение и весь Белгородский район KMA расположены в северо-восточной части Днепровско-Донецкого артезианского бассейна.

Борьба с подземными водами на Висловском месторождении вызывает значительное увеличение капитальных затрат и эксплуатационных расходов, что повышает себестоимость бокситовых руд. При строительстве шахтных комплексов на этих месторождениях потребуется применение специального метода проходки стволов шахт с замораживанием, что также удорожает стоимость создания подземного бокситового рудника.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: