Свойства минерального сырья
Качество минерального сырья формируется под совокупным воздействием большого числа факторов, главные из которых приведены на рис. 14.1. Все факторы объединены в три группы: природные, технические и технологические, экономические и организационные.
Некоторые из приведенных факторов взаимозависимы. Так, выбор системы разработки, структуры комплексной механизации, технологических схем добычных работ во многом определяется природными факторами. С другой стороны, некоторые технические и технологические факторы оказывают влияние на величину затрат на добычу полезных ископаемых.
Группа природных факторов относится к неуправляемым. Эти факторы должны быть учтены при формировании качества продукции карьеров, но они не подчиняются каким-либо управляющим воздействиям. Формирование качества полезного ископаемого в основном осуществляется путем воздействия на технические и технологические факторы, которые относятся к управляемым. Некоторые из этих факторов, такие как система разработки, структура комплексной механизации оказывают долговременное влияние на качество продукции карьера, так как решения по ним принимаются при проектировании предприятия и не могут быть оперативно изменены. Другие — как технологические схемы добычных работ могут изменяться в зависимости от горно-геологических условий. Экономические факторы оказывают воздействие, в первую очередь, на выработку требований к качеству минерального сырья, через которые влияют на формирование качества продукции карьеров.
Условия залегания и морфология залежи, ее размеры, мощность и углы падения, наличие прослоев пустых пород, характер контактов со вмещающими породами влияют на технику и технологию горных работ, величину количественных и качественных потерь полезного ископаемого, определяют порядок отработки приконтурых зон. Объем запасов полезного ископаемого и производительность предприятия связаны между собой и при принятой структуре комплексной механизации определяют число добычных забоев, а, следовательно, системы и эффективность усреднения полезного ископаемого на карьере. В конечном итоге от принятых решений во многом зависит качество добытого полезного ископаемого в грузопотоке. Характер пространственного размещения и изменчивость качественных показателей минерального сырья (полезных и вредных) является одним из основных факторов, влияющих на процесс формирования качества добытого полезного ископаемого. Эти показатели определяют необходимость ведения добычных работ на различных участках месторождения для получения оптимального по составу сырья и в значительной степени определяют технико-экономические параметры перерабатывающих предприятий, способ, уровень и сложность управления качеством продукции карьеров. Наличие и пространственное размещение типов и сортов минерального сырья определяет количество грузопотоков полезного ископаемого, поскольку смешивание может производиться только тех сортов руд, переработка которых ведется по одинаковым технологическим схемам.
При потреблении полезного ископаемого его свойства подразделяются на полезные, вредные и малозначимые.
Полезные свойства полезного ископаемого — это свойства, используемые при потреблении. Они выражаются в виде процентного содержания извлекаемого компонента, теплотой сгорания угля, длиной и прочностью волокон асбеста, огнеупорностью магнезитов и доломитов, крупностью и чистотой кристаллов пьезокварца и т.д.
Вредные свойства полезного ископаемого усложняют технологический процесс переработки, удорожают стоимость и могут привести к снижению качества конечного продукта. Так, увеличение зольности угля ухудшает показатели работы электростанций. Содержание зерен слабых пород пылевидных и глинистых частиц в щебне отрицательно влияет на долговечность конструкций и сооружений. Вредными примесями для железных руд являются фосфор и сера, незначительное содержание которых в металле ухудшают его эксплуатационные свойства. Наличие в горных породах трещин, включений и пустот значительно влияет на качество изделий из природного камня.
Малозначимые свойства полезного ископаемого не используются и не оказывают существенного влияния на переработку и качество готового продукта.
По совокупности свойств, а также технологии переработки, полезное ископаемое разделяется на отдельные технологические типы и сорта.
Тип полезного ископаемого определяет технологию переработки и поэтому требует раздельной разработки. Тип полезного ископаемого может различаться по химико-минералогическому составу, структурно-текстурным особенностям, физико-техническим характеристикам. Классификация типов руд производится для отдельных месторождений или бассейнов в зависимости от конкретных свойств полезного ископаемого и принятой технологии переработки. Так, по химическому и минералогическому составу марганцевые руды подразделяются на три основных типа: окисные, сложенные окислами и гидроокислами марганца; карбонатные, состоящие из мангано-кальцита и кальциевого родохрозита; окисно-карбонатные (смешанные), содержащие гидроокислы и карбонаты марганца.
Сорт полезного ископаемого — род минерального сырья, обладающий определенными качественными признаками. Таким признаком чаще всего является содержание основного металла. В соответствии с этим руды разделяют на штуфные, богатые, средней ценности, бедные и убогие. Выделение сортов может быть произведено по сродержанию вредных компонентов (например, сернистые, малофосфористые железные руды), по назначению (доменные и мартеновские железные руды), по вещественному составу (сульфидные и силикатные никелевые руды) и другим признакам (вкрапленные, жильные). Различные сорта полезных ископаемых могут перерабатываться как совместно, так и раздельно.
В табл. 14.1 приведена классификация железистых кварцитов Лебединского месторождения.
Количество раздельно добываемых типов и сортов полезного ископаемого, как правило, требует раздельного их перемещения из карьера и определяет число обособленных грузопотоков полезного ископаемого. Так, на Магнитогорском комбинате по количеству типо-сортов руд организовано 4 грузопотока, Камышбурунском — 3, Дашкесанском — 2.
В большинстве случаев выделение типов и сортов руд производится для каждого месторождения с учетом природных особенностей полезного ископаемого. В классификации могут учитываться только изменяющиеся свойства, в то время как другие, не подверженные большим колебаниям, не включаются.
В зависимости от назначения использования минерального сырья промышленностью учитываются различные его свойства. Так, при использовании марганцевых руд в металлургии наряду с содержанием марганца учитывается содержание фосфора и кремниезема, а для использования в стекольной промышленности большое значение приобретает содержание окислов железа. Для энергетических углей важными свойствами являются типлотворная способность, зольность, влажность, выход летучих, содержание серы и др. Для углей, используемых в химической промышленности, перечень показателей будет иной.