Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и предназначено для подземной разработки мощных железорудных месторождений.

Известен способ разработки рудных месторождений, включающий подземную разработку и обогащение руды на подземной обогатительной фабрике, выдачу концентрата и щебня на поверхность и использование хвостов обогащения для закладки выработанного пространства (Шварц Ю.Д., Семигин Р.И., Зицер И.С., Кутузов Д.С. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов/ Горный журнал. - №5. - 1992. - С. 42-45).

Недостатком известного технического решения является необходимость обеспечения безопасности эксплуатации обогатительной фабрики в подземном пространстве в течение длительного периода времени.

Прототипом изобретения является способ разработки рудных месторождений по патенту РФ №2338879, включающий отработку очистных блоков камерными системами разработки, полное обогащение руды на подземной обогатительной фабрике и закладку выработанного пространства текущими хвостами обогащения.

Существенным недостатком прототипа является то, что при размещении текущих хвостов обогащения в отработанных камерах необходимо проведение трудоемких и дорогостоящих мероприятий по изоляции закладываемых камер для предотвращения прорыва текущих хвостов обогащения в подземные выработки, мероприятий по отводу выделяющейся из закладки воды и соответствующих мероприятий по обеспечению безопасности горных работ.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности и снижение затрат на закладочные работы при подземной разработке и подземном обогащении железных руд.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что способ разработки железорудных месторождений включает отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с последующей закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер фабрики с установкой в них обогатительного оборудования, в том числе устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность.

В современной практике обогащения железных руд для получения высококачественных концентратов используется мокрая магнитная сепарация (ММС) в 4-5 стадий, причем на каждой стадии выделяются хвосты обогащения в виде пульпы с большим количеством воды и характерным для каждой стадии соотношением твердого-жидкого (Т:Ж): для хвостов 1 стадии ММС Т:Ж=18-30% (по весу), 2 стадии - 8-15%, последующих стадий - 0,5-4%. Размещение текущих хвостов (пульпы) в отработанном пространстве очистных камер требует дорогостоящей установки специальных перемычек и устройств для отбора воды, а кроме того, чревато опасностью внезапных прорывов пульпы и воды в подземные выработки, что тоже требует выполнения специальных мероприятий по предотвращению таких ситуаций (см. Лейзерович С.Г., Помельников И.И, Сидорук В.В., Томаев В.К. Ресурсовоспроизводящая безотходная геотехнология комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / М., «Горная книга», 2012, 547 с.).

Предлагаемый способ отличается тем, что с целью снижения затрат на закладочные работы и повышения безопасности горных работ в состав подземной обогатительной фабрики дополнительно включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов ММС, причем по отдельной схеме осуществляют обезвоживание хвостов 1-2 стадии ММС с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры, а хвосты последующих стадий ММС, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, объединяют и направляют в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц из загрязненной воды (см. например, Рыльникова М.В., Олизаренко В.В., Мингажев М.М., Михальчук А.П. Совершенствование технологии водоотведения, осветления шахтной воды и очистки водосборников от шлама. Материалы VII международной конференции «Комбинированная геотехнология». МГТУ, Магнитогорск, 2013, С. 78-80.). Твердую фазу удаляют при чистке отстойников, смешивают с хвостами 1-2 стадии ММС и транспортируют в закладываемые очистные камеры. Закладку очистных камер производят или обезвоженными хвостами обогащения с содержанием воды 3-9%, или сгущенными хвостами обогащения с содержанием воды 17-25% в виде тиксотропной (пастообразной) закладки. При необходимости в сгущенные хвосты добавляют цемент, что позволяет получить твердеющую закладку.

Способ разработки осуществляют следующим образом:

Железорудное месторождение отрабатывают этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства. Полное обогащение добытой руды производят на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер фабрики с установкой в них обогатительного оборудования, в том числе устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность.

Дополнительно в состав подземной обогатительной фабрики включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов мокрой магнитной сепарации, состоящий из сгустителей, вакуум-фильтров или других устройств аналогичного назначения и отстойников-осветлителей. По отдельной схеме с помощью сгустителей и вакуум-фильтров осуществляют сгущение и обезвоживание хвостов 1-2 стадий ММС с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры.

Хвосты последующих стадий ММС, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, насосами через общий трубопровод перекачивают в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц горных пород из загрязненной воды. Устройство представляет из себя конструкцию с поперечной перегородкой для принудительного осаждения твердых частиц. Смонтированная конструкция поперечной перегородки выполнена из двух сваренных из уголка полурам, внутри которых приварены пластины из листового металла, установленные под определенным углом к вертикальным стойкам. Поток пульпы, попадая на пластины, замедляется и изменяет свое направление, вследствие чего твердые частицы пульпы отбрасываются и оседают на почве отстойника. Управление отделением частиц из воды осуществляется за счет подбора числа пластин и угла их установки.

Кроме упомянутого устройства /4/ известен и ряд других устройств для управляемого отделения взвешенных твердых частиц от жидкостей путем осаждения, например, патент РФ 2075454 «Осветлитель шламовой воды», патент РФ 2089262 «Гравитационный отстойник», патент РФ 2290980 «Отстойник», а также другие подобные устройства.

Твердую фазу удаляют при чистке отстойников (например, при помощи грязевых насосов), смешивают с хвостами 1-2 стадий ММС и также транспортируют в закладываемые очистные камеры.

Степень обезвоживания хвостов определяется принятым при проектировании системы разработки видом закладки (сухая, гидравлическая или твердеющая) и схемой транспортирования хвостов в закладываемыекамеры. Закладку очистных камер производят или обезвоженными хвостами обогащения с содержанием воды 3-9%, или сгущенными хвостами обогащения с содержанием воды 17-25% в виде тиксотропной пастообразной закладки. При необходимости в сгущенные хвосты добавляют цемент, что позволяет получить твердеющую закладку.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно сократить объем трудоемких и дорогостоящих мероприятий по изоляции закладываемых камер для предотвращения прорыва текущих хвостов обогащения в подземные выработки, мероприятий по отводу выделяющейся из закладки воды и обеспечить более высокий уровень безопасности горных работ.

Источники информации

1. Шварц Ю.Д., Семигин Р.И., Зицер И.С., Кутузов Д.С. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов // Горный журнал. - 1992. - №5. - С. 42-45.

2. Патент на изобретение РФ №2338879 E21C 41/22, 20.11.2008.

3. Лейзерович С.Г., Помельников И.И, Сидорук В.В., Томаев В.К. Ресурсовоспроизводящая безотходная геотехнология комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / М., «Горная книга», 2012, 547 с.

4. Рыльникова М.В., Олизаренко В.В., Мингажев М.М., Михальчук А.П. Совершенствование технологии водоотведения, осветления шахтной воды и очистки водосборников от шлама. Материалы VII международной конференции «Комбинированная геотехнология». МГТУ, Магнитогорск, 2013, С. 78-80.

5. Патент на изобретение РФ №2075454, B01D 21/24, 20.03.1997.

6. Патент на изобретение РФ №2089262, B01D 21/24, 10.09.1997.

7. Патент на изобретение РФ №2290980, B01D 21/24, 27.01.2007.