Въпроси на геоложкото осигуряване на разработването на хвостохранилища - сп. Минна индустрия
В. В. Мосейкин, проф., д.г.-м.с. MSGU, E.P. Щербакова, доцент, д-р, MSGU
Минно-преработвателните предприятия в по-голямата си част се характеризират с наличието на много големи обеми и заети площи от хвостохранилища, които са създадени от човека образувания, в които са концентрирани значителни натрупвания на полезни компоненти. Оставайки неподходящи за последваща употреба често в продължение на десетилетия, хвостохранилищата, тъй като технологията за обогатяване и оборудването, използвани за тези цели, вече имат или могат да станат от голямо промишлено значение в бъдеще. Като се има предвид отрицателното въздействие на хвостохранилищата върху екологичната ситуация в минните райони и липсата на свободни територии и средства в повечето случаи за изграждане на нови хвостохранилища, решаването на проблемите, свързани с тяхното развитие, става особено актуално. Въпреки това, липсата на разумни стандарти за отпадъчни отпадъци и продукти от тях, като се вземат предвид разходите за преработка, създава значителни трудности при идентифицирането на технологично значими параметри на обекти и изисква разработването на методи за оценка на техните ресурси и технологични решения за добив. В същото време геоложката подкрепа е особено важна при разработването на хвостохранилища като изкуствени находища, чиито основни задачи включват:
• определяне на ресурсната стойност на минните отпадъци като източник на вторични минерални суровини въз основа на изследване на пространствената и качествена структура на обекта;
• определяне на инженерно-геоложки характеристики на състава и свойствата на отпадъците за наблюдение на устойчивостта на откосните конструкции и носимоспособността на вътрешните зони;
• изучаванетехнологични свойства на отпадъците като минерални суровини;
• компютърно моделиране на геоложки и технологични зони за тяхното последващо развитие.
Геоложката подкрепа за хидромеханизирано развитие на тези обекти включва:
• геоложка и технологична диагностика на отпадъци от рудообработване;
• геоложко и технологично картиране на обекти с разпределяне на статистически хомогенни области на разпространение на полезни компоненти;
• оценка на възможността за използване на драги или хидромониторингово-драгажни комплекси;
• очертаване на технологичните граници на хвостохранилищата за добив по хидромеханизиран способ;
• разпределение на геоложки и технологични зони, като се вземе предвид целевата ориентация на преработката и екологично безопасното съхранение на отпадъци от обогатяване на руда.
Аварийното хвостохранилище на Olenegorsky GOK, което е изкуствено находище, се намира в южния залив на езерото Kolozero. Площта му е 320,4 ха (само хвостохранилище – 253 ха; акумулатор – 60,2 ха; язовир – 7,2 ха). Хвостовете на техногенното находище са представени от магнетито-хематитови пясъци. Плътността на минералния скелет на хвоста е 3,4 g/cm3, естествената плътност (при влажност 8%) е 1,8 g/cm3. Съдържанието на желязо в хвоста: общо Fetot 17,5–20,5%; магнетит Femg 7,0–7,8%; хематит Fegem 6,8–9,8%. Средната дебелина на находището е 4,3 m.
За да се обосноват технологичните граници на разработването на аварийно хвостохранилище, бяха формирани два вида графични модели на променливостта на технологичните параметри: геостатистически, които отчитат само случайната променливост на параметрите и се използват за идентифициране на блокове с хомогенна структура, и топографски, моделиращи променливостта на технологичните параметри, когато произволникомпонент може да бъде пренебрегнат. В резултат на това бяха идентифицирани технологичните граници на разработването на хвостохранилище от драга 200-50BK през 2000-2001 г. и за в бъдеще (фиг. 1).
Понастоящем разработването на хвост с драга в наводнените зони на хвостохранилището се извършва в кариера, която е затворена водна зона, което напълно изключва възможността за навлизане на суспендирани частици в Колозеро.
Работният проект, в съответствие с техническите показатели на DOF Olenegorsky GOK, прие като основно оборудване драга 200-50 BK с воден капацитет 1500 m3 / h и глава 73 m. Драгата работи на водна верига. За компенсиране на загубите се предвижда използването на природни и промишлени отпадъчни води.
Продуктивният пласт с дебелина 1,0–6,9 m лежи върху наклонена основа. Условието за пълно разработване на находището е изкопаването на хвоста в цялата проучена площ на аварийното хвостохранилище, като дълбочината на резервоара трябва да бъде най-малко 1,5 m - минималната дълбочина на разработване с драга е 200-50 BK. Като първоначално място за работа беше взето най-близкото до DOF хвостохранилище, където беше създадена яма за пионерна драга.
Обосновката и технологията на хидромеханизираното разработване на аварийни хвостохранилища са разгледани подробно в [1,2].
Разработването на техногенно находище по този метод при ниски разходи осигурява допълнителен добив на над 500 хиляди тона техногенни минерални суровини годишно с минимално увреждане на околната среда.
Хвостохранилището на Kovdorsky GOK, което също е изкуствено находище, се намира в южната част на разпределението и площта му е около 3 km2 (дължина - 4 km, ширина варира от 100 до 1000 m). Има два блока, разделени от акваторията:югоизточната, съдържаща над 80% от запасите от отпадъци от обогатяване, и северозападната. Дебелината на блоковите отложения е съответно 38–40 m и 14 m.
Геоложката и технологична диагностика на отпадъци от обогатяване на руда установи, че остарелите хвостове могат да се използват:
- за извличане на P2O5 и получаване на висококачествен апатитен концентрат;
- за извличане на P2O5 и MgO и производство на разтопени фосфорно-магнезиеви торове, както и производство на фуражен трикалциев фосфат, тъй като масовото съотношение на CaO към P2O5 е в диапазона 1,35–1,38;
- за получаване на баделеитов концентрат.
Установено е, че използването на остарял хвост като строителен материал е неразумно поради тяхната радиоактивност (40–50 μR/h).
Количествена оценка на естеството и интензитета на пространствената променливост на показателите за качество на хвоста с помощта на експериментални вариограми показа, че променливостта се апроксимира чрез модели на сферична и линейна променливост с ефект на самородно вещество. Установено е, че за основните компоненти (P2O5 и ZrO2) и структурните показатели (добив на фракции от различни размерни класове) най-голяма вариабилност се проявява в посока рекултивация на хвостохранилището.
Геоложкото и технологичното картиране на хвостохранилището позволи да се препоръча интегрирана система за управление на качеството на рудата при условията на съществуващото правителство на Република Корея. Той предвижда включването в преработката на съхраняваните отпадъци от обогатяване на руда в режим на осредняване (съставът на заряда е 80% руда от открития рудник и 20% хвост) с доставката на отпадъци в апатит-баделеитната фабрика, отделянето на част от баделеита и съвместното обогатяване на материала схвост на фабриката за магнитна обработка по флотационно-гравитационна схема.
Технологията на пилотните работи за извличане и обогатяване на хвоста на MMS с помощта на кариерно оборудване - багери EKG-8I и самосвали с товароносимост 110 и 120 тона е разгледана в [4]. Промишлената площадка е разположена в най-слабо наводнената част на находището. Разкриването на 10-метровия пласт хвост беше извършено с багери от северната страна с наклонени и разцепени траншеи. Товароносимостта на хвостохранилището, с изключение на някои участъци, се оказа достатъчна както за работа на багери, така и за движение на натоварени самосвали по пътища без чакъл.
В същото време силното напояване на масива от хвост, дължащо се на наличието на езеро в центъра на находището, чиито водни запаси (10 милиона m3) са били използвани в циркулационната система на OF, и много ниският коефициент на филтрация на фино разделения хвост усложняват производството на минни операции в момента. На първия етап от разработката, за да се отводни полето на кариерата, водата се изпомпва от езерото и се подава в системата за циркулация на водата. В бъдеще беше предложено нивото на водата в езерото да се понижи с 12–15 m и да се поддържа на възможно най-ниските нива, което според нас не е безспорно.
Опитът от хидромеханизираното разработване на аварийното хвостохранилище на Оленегорския GOK като наводнено изкуствено находище е напълно приложим за условията на минни операции в наводнената част на хвостохранилището на Kovdorsky GOK.
Водещите процеси при образуването на хвостохранилища като изкуствени находища са технологични, например разположението на отпадъците от обогатяване на руда според размера и плътността на частиците. Тъй като процесите на съхранение на отпадъци от обогатяване на руда са управляеми, подлежат наПри определени условия те могат да изпълняват и рудообразуващи функции.
Въз основа на цялостно проучване на отпадъците от преработката на руда от Оленегорския и Ковдорския ГОК, компютърно моделиране на геоложките и технологични зони на хвостохранилищата, редица въпроси на геоложката подкрепа за тяхното развитие като изкуствени находища, вкл. Северозападна България.