» » Технологические процессы добычи

Технологические процессы добычи

07.08.2016

Физические процессы добычи включают в себя:
• растворение водой каменной, калийной, магнезиальных солей, сульфатов и карбонатов, соды, буры и т.п. ископаемых;
• разрушение руд струей воды, высокой температурой, током, вибрацией или другими воздействиями;
• выплавку серы, озокерита и др.;
• возгонку ртути из реальгара и киновари;
• сорбирование метана углем;
• перемещение компонентов водой или воздухом Классификация специальных способов разработки осуществляется по признаку перевода полезного ископаемого в подвижное состояние. Физические процессы нередко комбинируют с химическими, например разогрев с выщелачиванием (табл. 2.2).
Технологические процессы добычи

Минеральное сырье обладает различной степенью устойчивости к геохимическим преобразованиям. Дуализм его поведения (как инертного и подвижного элемента) объясняется, с одной стороны, способностью к растворению, с другой — способностью к комплексным легкорастворимым образованиям и миграции в виде субмикроскопических форм.
Растворимость зависит от минералогического состава вмещающих пород, структурно-текстурных их особенностей и физико-химических свойств среды, в которой происходит растворение. Чем крупнее минеральные отдельности, монолитнее и менее окислена порода, тем хуже растворимость. Из внутренних факторов геохимии имеют значение переменная валентность элемента и способность его к образованию комплексов. Металлы растворяются после разрушения кристаллических решеток акцессорных минералов и раскрытия образующих сростков.
Наиболее быстро металлы растворяются в присутствии сильных окислителей: диоксида марганца, кислорода, оксида железа и меди. При химическом растворении используются реагенты: растворы FeCl, Fe2 (SO4)3, CuCl, CuSO4, NaCl, HCl, H2SO4, щелочей, цианида натрия или калия, кислые растворы тиомочевины и хлорная вода.
Концепция развития специальных способов добычи сырья. В течение каждых семи лет добыча минерального сырья в мире удваивается. Увеличение объемов добываемой и извлекаемой на поверхность горно-рудной массы обусловлено и вовлечением в эксплуатацию бедных месторождений, а также месторождений со сложными горно-техническими условиями эксплуатации, в связи с чем имеет место значительное разубоживание руды. Все более усложняется применяемая технология, одним из назначений которой является комплексное использование горно-рудного сырья.
Технология подземного выщелачивания характеризуется тем, что крупномасштабный процесс добычи полезных ископаемых, основу которых составляет мобильная и агрессивная жидкая фаза, переносится в недра литосферы. С появлением и расширением применения технологии подземного выщелачивания возникла и новая форма воздействия на окружающую среду.
Гидромеханическая добыча основана на разрушении и выдаче на поверхность пористых, рыхлых и слабосвязанных минералов гидромониторными струями.
Технология включает бурение скважины до продуктивного пласта, спуск и цементирование эксплуатационной колонны, вскрытие продуктивного горизонта, расширение призабойной части скважины по продуктивному горизонту и собственно очистные работы.
В пробуренную скважину опускается снаряд, оборудованный гидромонитором и выдающим устройством. Руда, размываемая струей воды под давлением, в виде пульпы по скважине выдается на поверхность. Используются гидроэлеваторы, эрлифты, скважинные насосы или их комбинация.
Ниже приведена специфика отработки участка песчано-глинистых ураноносных отложений на одном из предприятий бывш. Минсредмаша СССР. Глубина залегания рудных тел — 30—75 м, мощность — 0,5 — 1 м. Обводненность слабая. Диаметр технологических скважин — 245 мм. Минимальный диаметр эксплуатационной колонны — 273 мм.
Технические характеристики гидроагрегата: давление в подводящей полости става — 50 атм‘; производительность по пульпе — 330 м3/ч; производительность по горной массе — 7—10 т/ч; масса снаряда — 4400 кг; масса става — 10 500 кг.
Допустимое искривление добычных скважин — 1 град на 120 м.
Технологические процессы добычи
Технологические процессы добычи

Выданная на поверхность рудная смесь проходила гравитационное обогащение на месте добычи. По трубопроводам пульпа поступала в сгуститель-гидроциклон, где часть воды сбрасывалась в гидроотвал, а пески сгустителя выгружались на классификационную решетку гидроклассификатора. Подрешетный продукт классифицировали, в результате чего в слив гидроклассификатора уходил продукт размером -3 мм. На грохоте оставались куски размером +20 мм. Пески -20+3 мм транспортировали грунтовым насосом на решетку классификатора. Готовый продукт (-3 мм) из зумпфа транспортировали грунтовым насосом в гидроциклон. Слив гидроциклона объединяли со сливом сгустителя и сбрасывали в хвостохранилище.
Кингисеппское месторождение фосфоритов ПО «Фосфорит» отрабатывает пласты, представленные кварцевыми песками с обломками фосфатных раковин. Мощность пласта — 1—5 м. Мощность покрывающих рудный пласт пород изменяется от нескольких метров до 85 м и более. Встречаются пропластки песчаников мощностью 0,5—3 м, отличающихся меньшим содержанием фосфатных раковин и большей прочностью. Подстилающими породами являются песчаники, покрывающими — песчаники, доломиты, известняки и четвертичные отложения.
В районе локализации месторождения расположены три водоносных горизонта: горизонт грунтовых вод, залегающий на неровной поверхности водоупорных моренных суглинков; таллинско-волховский горизонт, расположенный на глубине 6—10 м от поверхности земли (верхний водоупор — моренные суглинки, нижний — прослойки сильноглинистого глауконитового песчаника); кембро-ордовикский горизонт напорных вод, расположенный в продуктивном массиве и на подстилающих песчаниках на глубине 16 — 20 м (верхний водоупор — глинистые глауконитовые песчаники, нижний — кембрийские глины). Коэффициент фильтрации в верхнем горизонте изменяется от сотых долей до 21 м/сут, в среднем — от 1 до 25,7 м/сут, в нижнем от 2,16 до 11 м /сут. В рудном пласте коэффициент фильтрации в среднем составляет 7 м/сут, а по месторождению в целом — 46 м/сут. Прочность на сжатие фосфоритоносного песка составляет 0,15—25 МПа. Угол внутреннего трения — 31—35°. Коэффициент сцепления — 0,0039—0,45 МПа.
Конструкция скважинного гидродобычного оборудования во многом определяется тем, в какой среде оно работает (в затопленной или воздушной).
Добыча осуществляется в затопленной камере. Для увеличения зоны действия струи применен телескопический ствол. При давлении воды 3—4 MПa он обеспечивает разрушение и доставку до 200 т/ч руды. Максимальный поперечный размер — 225 мм; длина телескопического ствола — 1,75 м, в рабочем состоянии — до 6—8 м.
Гидромонитор такого типа применялся в комплексе с эрлифтом кольцевого типа, располагаемым в отдельных скважинах. Для работы оборудования в двух скважинах использован гидромонитор со смежными стволами длиной 1,2; 2,5 и 3,5 м, снабженными разрушающей и транспортирующей насадками.
Для отработки песчано-глинистых руд мощностью 0,3—0,5 м на глубине 50—200 м применено секционное гидродобычное оборудование, представляющее собой гидроэлеватор, совмещенный с гидромонитором. Угол поворота ствола гидромонитора с насадками в горизонтальной плоскости — секторный (120°х3 = 360°). Расход составляет 70—80 м3/ч. Вода на гидроэлеватор подается под давлением 4,8 МПа с расходом 200 м /ч. Удельный расход напорной воды составляет 5—6 м3/т.
Добыча фосфоритов ведется встречными забоями на всю мощность пласта секторными заходками.
При разрушении и доставке руды гидромониторами с телескопическим стволом и вращающейся головкой при выдаче руды на поверхность эрлифтами с центральной форсункой получены следующие показатели:
Технологические процессы добычи

В связи с подработкой подстилающих пород разубоживание руды достигало 20—25 %.
Для увеличения радиуса разрабатываемых камер применяют гидромониторы с телескопическими стволами, обеспечивающие размер камер радиусом до 8 м. Наибольшую производительность (100—110 т руды в 1 ч) имеют эрлифты с центральной форсункой. Производительность гидроэлеваторов — 30—40 т руды в 1 ч. Подъем пульпы гидроэлеваторами возможен с глубины до 40—50 м, что предопределяет применение на больших глубинах эрлифтов.
Технологическая схема обогащения продукции СГД включает в себя сорбционное выщелачивание мелких фракций гидродобычи и кучное выщелачивание фракций -60 +3 мм.
Руда выдается в виде пульпы по скважине на поверхность, что позволяет расширить область применения технологий с выщелачиванием. Технологическая схема будет модернизироваться при совершенствовании техники обогащения продукции СГД, включая сорбционное и кучное выщелачивание.