Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ РУД

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для добычи и переработки руд с низким содержанием полезного компонента, в частности урановых.

Известен способ комбинированной разработки руд, включающий выемку богатой руды и выщелачивание металлов из оставшейся части руды на месте ее залегания. После чего производят закладку камер твердеющей смесью, а образуемое последующей выемкой целиков пространство заполняют дезинтегрированной (сухой) закладкой, которая состоит из хвостов сортировки и обогащения богатой руды и рядовой руды, полученной при проходке подготовительных и нарезных выработок. После чего производят взрывание оставшейся рядовой руды. Выщелачивание металлов из рядовой руды и материалов закладки проводят в две стадии: на первой - шахтными водами, насыщенными кислородом, с подачей в них штаммов тионовых бактерий, а на второй - растворами основных активированных выщелачивающих реагентов (см. пат. РФ №2361077, МПК Е21В 43/28, Е21С 41/00, опубл. 10.07.2009).

Недостатками данного способа являются большие капиталовложения на производство кислорода и тионовых бактерий, а также возможная кольматация дезинтегрированной закладки в процессе ее выщелачивания резко снизит процент извлечения полезного компонента.

Известен способ предварительного обогащения руды в подземном рудосепарационном горно-обогатительном комплексе, включающий отбойку руды в очистных камерах, выпуск отбитой руды из камер, ее дробление, грохочение с разделением на классы крупности, рентгенорадиометрическую сепарацию, сбор продуктов сепарации, (см. пат. РФ №2454281, МПК В03В 9/00; Е21С 41/16; В07С 5/34, опубл. 27.06.2012).

Недостатками способа являются недостаточная эффективность из-за невозможности размещения производительного оборудования больших размеров для дробления и грохочения руды в подземных горных выработках небольшого сечения, а также отсутствие накопительных бункеров для отсортированных продуктов, что приведет к вынужденной остановке работ.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности способа за счет уменьшения объемов выдаваемой на поверхность руды на 40…45%, использования хвостов сепарации (пустой породы) в качестве закладочного материала и блочного подземного выщелачивания бедной руды, полученной при сортировке.

Результат достигается тем, что способ комбинированной разработки руд, включающий отбойку руды в очистных камерах, выпуск отбитой руды из камер, ее дробление, грохочение с разделением на классы крупности, рентгенорадиометрическую сепарацию, сбор продуктов сепарации, отличается тем, что при грохочении руды выделяют надрешетный продукт крупностью +150 мм, который подвергают дополнительному дроблению, после которого его объединяют с подрешетным продуктом и подвергают вторичному грохочению с разделением на три продукта: надрешетный крупностью -150+40 мм, подрешетный крупностью -40+5 мм и обогащенную рудную мелочь крупностью -5+0 мм, последняя поднимается на поверхность и перерабатывается гидрометаллургическими методами, руду крупностью -150+40 мм подвергают рентгенорадиометрической сепарации с разделением ее на концентрат, промпродукты и хвосты, концентрат перерабатывают на поверхности гидрометаллургическими методами, промпродукт объединяют с подрешетным продуктом классом крупности -40+5 мм и размещают в выработанном пространстве для подземного выщелачивания, хвосты сепарации доставляют в отработанные очистные камеры и используют в качестве сухого закладочного материала.

Осуществляется заявляемый способ следующим образом.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема комбинированной технологии добычи и переработки урановых руд.

На фиг. 2 - схема расположения горных выработок подземного рудо-сортировочного комплекса (ПРСК), где 1 - разгрузочный пункт с опрокидывателем; 2 - капитальный рудоспуск; 3 - камера дробления руды; 4 - аккумулирующий бункер; 5 - камера грохочения руды; 6 - рудоспуск для обогащенной руды; 7- транспортные наклонные выработки; 8 - камера сортировки руды с рентгенорадиометрическими сепараторами; 9 - рудоспуски для концентрата, промпродукта и хвостов сепарации; 10 - выработки откаточного горизонта.

Предлагаемая комбинированная технология направлена на вовлечение в отработку руд с низким содержанием полезного компонента предполагает размещение ПРСК в подземном пространстве. Принципиальной особенностью данной схемы является использование в процессе подземной добычи руды промежуточных и хвостовых продуктов, полученных в результате сортировки.

Структура ПРСК определяется концепцией комбинированной технологии и включает в себя гидрометаллургический завод на поверхности; вскрывающие и подготовительные выработки подземного рудника; подземную добычу руды высокопроизводительными системами разработки с открытым выработанным пространством; подземный бункерный комплекс, включающий камеры дробления, грохочения и сортировки руды; системы горного транспорта руды.

На технологической схеме (фиг. 1) ключевым элементом является сухая сепарация руды рентгенорадиометрическим методом, которая в настоящее время достигла стабильных показателей при сортировке бедных руд (в данном описании результаты исследований сортируемости бедных руд на рентгенорадиометрических сепараторах не представлены). Эффективность рентгенорадиометрической сепарации достигается качественной работой узла рудоподготовки. Для этого исходная руда с размером куска не более 400 мм, поступившая с подземной добычи, через круговой опрокидыватель вагонеток разгружается в рудоприемный бункер-рудоспуск. Вибропитателем руда подается на предварительное грохочение. Надрешетный продукт крупностью +150 мм подается на дробление в щековую дробилку СМД-110, после чего он объединяется с подрешетным и по перепускному рудоспуску направляется в аккумулирующий бункер объемом не менее 1500 м³, что обеспечит непрерывную работу подземного комплекса при производительности узла сортировки 100 т/ч.

Из бункера руда подвергается грохочению второй стадии на грохоте ГИТ-52, где руда разделяется на три рудных потока: надрешетный продукт (машинный класс крупностью -150+40 мм); подрешетный продукт (несортируемый класс крупностью -40+5 мм - не сортируется из-за низкой производительности и эффективности процесса, он не содержит илов, затрудняющих фильтрацию растворов, и является благоприятным для подземного выщелачивания); подрешетный продукт (обогащенная рудная мелочь крупностью -5+0 мм).

Обогащенная часть руды размещается в рудоспуске, откуда в последующем выдается на поверхность и перерабатывается по гидрометаллургической технологии. Классы крупностью -150+40 мм и -40+5 мм по наклонным конвейерным выработкам направляются в технологическую камеру сортировки. Машинный класс сортируется на рентгенорадиометрических сепараторах типа СРФ4-150-3П (ООО «РАДОС», ООО «КРАСРАДОС») с разделением руды на три технологических типа: концентрат, промпродукт, хвосты. Каждый продукт, полученный в результате сортировки руды, размещается в отдельный накопительный бункер (рудоспуск). Объемы рудоспусков должны иметь возможность загрузки продуктов, обеспечивающих 2-суточную производительность комплекса.

Рудный концентрат по шахтному стволу выдается на поверхность и перерабатывается на гидрометаллургическом заводе, промпродукт объединяется с несортируемым классом крупностью -40+5 мм в одном рудоспуске и направляется в очистной блок для подземного выщелачивания. Хвосты сепарации (пустую породу) размещают в ранее отработанные очистные камеры в качестве сухого закладочного материала.

Транспортные системы ПРСК, связывающие между собой потоки руды, базируются как на уже существующем внутришахтном оборудовании, так и на использовании новых высокопроизводительных комплексов конвейерного, самоходного и локомотивного транспорта. В пределах бункерного комплекса рудные потоки в вертикальном направлении перемещаются по рудоспускам за счет сил гравитации, в горизонтальном транспортируются по конвейерным наклонным выработкам (фиг. 2).

Параметрами ПРСК являются годовая производительность; срок существования; место размещения и глубина заложения; технологическое оборудование; объемы подземных камер и транспортных выработок; показатели эффективности сортировки (объемы выхода продуктов, степень обогащения, извлечение металла).

Производительность ПРСК зависит от общего количества рентгенорадиометрических сепараторов, находящихся в параллельной одновременной работе (комплект, состоящий из 6-ти сепараторов, позволит отсортировать 500 тыс. т/год рудной массы), диапазона крупности, плотности и качества сортируемой руды (наличие глинистых частиц, зашламованность).

ПРСК размещается в непосредственной близости от главных вскрывающих выработок, за пределами зон разрушающих сейсмических воздействий от взрывных работ и возможного сдвижения горных пород при добыче руды. Такое размещение обеспечит безопасность работ и сохранность подземных камер, эффективное проветривание камер, наименьшие затраты на транспорт и подъем рудного концентрата. Технологические камеры дробления, грохочения и сортировки руды следует располагать длинной стороной вдоль направления наибольших главных напряжений, параллельно вертикальным стенкам камер, что обеспечит их длительную устойчивость.

Для определения качественно-количественных показателей предложенной технологической схемы проведены исследования гранулометрического состава. Для этого был сделан рассев бедной руды с содержанием урана 0,11% от скважинной отбойки (таблица 1) на ситах с квадратными ячейками размером 300, 200, 100, 60, 25, 10 и 5 мм. По каждому выделенному классу крупности руды определена масса и содержание урана.

В таблице 1 отображены результаты исследования гранулометрического состава руды от скважинной отбойки в очистном блоке 4Д-809 ПАО «ППГХО» (Публичное акционерное общество «Приаргунское производственное горно-химическое объединение»).

Фиг. 3 - зависимость линейного размера ячейки сита от степени обогащения урана в надрешетном продукте.

Фиг. 4 - зависимость оптимального размера сортируемого куска от содержания урана в руде.

Фиг. 5 - зависимости выхода продукта (а) и извлечения урана (б) от линейного размера ячейки.

Проведенные исследования показали, что рудные классы мелкой крупности (-5+0 мм) обогащены ураном в большей степени, вследствие того, что прочность вмещающих пород выше, чем минеральных образований. В качестве разделительного признака выбран линейный размер куска, по которому определена оптимальная граница сортировки руды (фиг. 3, 4).

По результатам ситового анализа технологической пробы установлены зависимости выхода продукта извлечения урана от линейного размера ячейки (фиг. 5 а, б).

Таким образом, повышение эффективности отработки бедных урановых руд достигается путем применения комбинированной технологии за счет уменьшения на 40…45% объема выдаваемой на поверхность руды, использования хвостов сепарации в качестве закладочного материала и блочного подземного выщелачивания бедной руды, полученной при сортировке.

Примечание: m - масса, кг; γ - выход продукта, %; С_u - содержание урана, %; ξ_u - извлечение урана, %; μ - степень обогащения урана, отн. ед.