Лекция 11. Технологическое опробование при поисковых работах
По современным представлениям, поисково-оценочные работы должны сопровождаться изучением технологических свойств руд (характеристики и способы обогащения – определение оптимального метода или их сочетания, степени извлечения полезного компонента, определение на основе этих данных представлений об экономической привлекательности объекта и целесообразности его дальнейшей оценки). Эта задача решается путем отбора и специально изучения валовых проб, вес которых колеблется от 10-20 кг до десятков и сотен тонн. Преимуществом валовых проб перед обычными керновыми и бороздовыми является более достоверная оценка содержания полезного компонента, обычно по итогам изучения валовых проб получается более высокое содержание таких металлов, как золото, серебро, медь и другие металлы с крайне неравномерным распределением. Это объясняется тем, что в малообъемные пробы редко попадают богатые рудные гнезда, которые часто содержат до 50-90% общего количества металла, а вероятность уловить такое «гнездо» валовой пробой намного выше. Валовое опробование исторически было наиболее распространенным и эффективным методом оценки месторождений еще при старогодних старательских разработках золота на Урале, в том числе, в Башкирии. В частности, в работах треста «Башзолото» (довоенные годы) в случаев на основе сравнения результатов валовых методов оценки содержания металлов и рядового бороздового опробования устанавливался переводный коэффициент между ними, достигавший значения 5:1 (т.е. на некоторых месторождениях рядовое опробование занижало содержание золота в 5 раз).
Отобранные пробы анализируются по различным технологиям – гравитационной (промывка водой), флотационной (селективное налипание ценных минералов к пене специальных реагентов), гидрометаллургической (растворение металлов в растворах кислот, щелочей и их солей), рентгено-радиометрической, ультрафиолетовой-люминесцентной (активация ценных минералов при их облучении на конвейерной ленте и «выбивание» их с ленты пневмопушкой на другой контейнер) и др. Ниже рассмотрим практическое воплощение технологического опробования (на примере поисков руд золота).
Пробы тестируются по той или иной технологии в лабораторных условиях. Это означает проведение небольшого по масштабу эксперимента, моделирующего промышленные процессы измельчения руды, извлечения ценного компонента, очистки сырья от вредных примесей, его агломерации (окомкования) и др. По данным такого опробования можно предварительно определиться с оптимальной технологией передела руды, оценить затраты на обогащение, его эффективность и общую привлекательность изучаемого объекта.
На ранней стадии поисков достаточно отобрать и изучить 1-2 малые технологические пробы.
При оценочных работах отбирается до 10-20 и более малых технологических проб. Пробы распределяются по разным частям изученного рудного тела, опробуются наиболее типичные разности руд. На основе изучения большого числа проб возможно осуществление технологического картирования. Это означает анализ площадного, а в лучшем случае объемного распределения руд с теми или иными технологическими показателями (содержание ценного компонента, его агрегатное и фазовое состояние, измельчаемость руды, процент извлечения и др.)
Малообъемные технологические пробы отбираются из керна скважин, полотна канав и расчисток и из других выработок.
Малообъемное опробование скважин
Планируется с целью изучения вещественного состава и обогатимости окисленных и первичных руд. Пробы отбираются из керна скважин (путем объединения продуктивных интервалов), весом от 10 кг до 50 кг, редко до 200 кг.
Для составления ТЭО (технико-экономического обоснования) кондиций разведки и разработки на месторождениях, где отсутствуют четкие границы оруденения, понадобится опробование рудных тел на мощность, определенную по различным вариантам бортового содержания ценного компонента (например, для золота в случае разработки и обогащения по технологии кучного выщелачивания это варианты 0,5 г/т, 1,0 г/т, 1,5 г/т).
Малообъемное валовое опробование канав
Предварительные представления об обогатимости руд можно получить путем опробования канав. В них путем объединения частных бороздовых проб, показавших практически значимые содержания ценного компонента, например, золота (выше бортового) производится отбор групповых (укрупнено - лабораторных) проб по окисленным рудам суммарным весом до 100-500 кг из соответствующих интервалов канав. Подобное опробование в Башкортостане широко и успешно применяется в настоящее время Башкирской золотодобывающей компанией. Пробы подвергаются изучению в процессе, моделирующем кучное выщелачивание.
На участках с установленным вышеописанным образом повышенным содержанием металла отбираются полупромышленные пробы весом 30-50 т (иногда до 100 и более) для проведения полупромышленных опытов. Пробы отбираются в полотне канав, ранее пройденных бульдозером или экскаватором, вскрывающих предварительно оконтуренные продуктивные интервалы рудной зоны на полную мощность.
Аналогично варианту скважинного технологического опробования пробы отбираются так, чтобы охватить интервалы рудных тел согласно нескольким вариантам бортового содержания ценного компонента.
Суммарный вес полупромышленных проб при оценочных работах может достигать 600-2000 т.
В случае изучения окисленных руд золота полупромышленные пробы могут отбираться следующим образом. В полотне канавы размечается интервал мощности по варианту бортового содержания 1,5 г/т. Руда из этого интервала рыхлится и транспортируется бульдозером на площадку складирования, откуда перегружается на автотранспорт и подается на опытный штабель орошения. Затем интервал опробования канавы (траншеи) удлиняется до отметок бортового содержания соответственно 1,0 г/т и 0,5 г/т. После проведения опытного выщелачивания определяется оптимальное с технико-экономических позиций недровое содержание золота.
Валовое опробование отвала вскрыши и бортов карьеров
Нередко объектом поисковых и оценочных работ являются карьеры и отвалы ранее эксплуатировавшихся месторождений. Решение вопроса о промышленном значении минерализованных пород, складированных в отвале и вскрытых в стенках карьеров разработки, часто рассматривается как приоритетное. Очевидны экономические и экологические преимущества переработки техногенных руд удовлетворительного качества, добытых на-гора, складированных и отчасти дезинтегрированных в процессе хранения в отвале. Наиболее надежным методом оценки качества подобных техногенных образований представляется валовое опробование по геометризованной сети, по результатам которого возможен подсчет запасов промышленных категорий и постановка их на гос. учет.
Первоначально по участкам компактного складирования вышеназванных руд отбираются укрупнено-лабораторные пробы весом до 100 кг. Отбор проб производится секционно (пунктирно-бороздовым способом) с максимально равномерным включением в их объем сколков всех минералогических и гранулометрических разностей пород, слагающих участки. Документация пробы включает её привязку, гипсометрический абрис профиля опробования, подробное описание визуально диагностируемых геологических и физико-механических характеристик техногенной руды.
Длина средней валовой пробы, отобранной описанным образом, составляет 10-20 м. Объем каждого опробованного участка фиксируется топогеодезическими работами. Объемный вес руды в насыпном состоянии предварительно определяется, как объемный вес исходных пород. Например, в случае весьма распространенных в РБ прожилково-вкрапленных сульфидных руд объемный вес исходной руды в среднем 3,0 т/м3, в отвале он делится на коэффициент разрыхления (в среднем 1,4) с получением значения 2,1 т/м3. В дальнейшем (при оценке запасов категории С1 и постановки их на гос. учет) для определения объемного веса необходимо применить взвешивание фиксированных объемов техногенной горной массы (до 10-20 м3).
Для характеристики одного участка складирования прожилково-вкрапленных руд требуется отбор и изучение 12-20 укрупненных лабораторных проб (что обеспечит сквозное пересечение участка со средним расстоянием между профилями 50 м), всего по отвальному хозяйству 100 проб, суммарным весом 10 т. Пробы подвергаются дроблению с фракционированием материала на классы крупности +2 мм и -2 мм с их изучением на перколяторе по технологии кучного выщелачивания. Необходимость измельчения до названных классов обусловлена имеющимися в Башкортостане опытами обогащения подобных образований (серицит-кварцевые метасоматиты с сульфидной вкрапленностью Юбилейного медноколчеданного месторождения), показавшими, что при измельчении до класса -10 мм происходит слабоцианидное выщелачивание 55% золота. Из материала крупностью – 1 мм производится отбор тяжелой фракции для изучения состава рудных минералов и их соотношения с кварцем и силикатами.
Часть фракции класса – 1 мм истирается до размера 0,074 мм. Из истертого материала отбираются навески на определение содержания золота, серебра и цветных металлов традиционными лабораторными способами, производства спектрального анализа на 42 элемента, при необходимости – также силикатного и других видов анализа. Кроме того, истертый материал тестируется по технологии гравитационного обогащения на лабораторных и промышленных установках. Отбираются также групповые пробы для проведения исследований по флотационному извлечению драгоценных и цветных металлов. Целесообразно изучение вещественного состава и обогатимости части проб в специализированных организациях (ЦНИГРИ, Уральский институт металлов, ИРГИРЕДМЕТ и др.). Необходимо также проведение исследований по поиску альтернативных методов извлечения цветных металлов (гидрометаллургических, биохимических и др.) с привлечением к сотрудничеству научно-производственных организаций.
На втором этапе ГРР по итогам изучения ранее отобранных укрупненных лабораторных проб подсчитываются запасы техногенной руды категорий С2 и частично С1 и определяются участки, перспективные для организации опытно-промышленной разработки. Для составления технологического регламента обогащения и выработки оптимальных технико-экономических решений понадобится отбор и изучение полупромышленных проб весом от 30-50 т до 100-200 т, по одной на каждый участок складирования забалансовых руд, всего 8 проб. Эти пробы отбираются равномерным черпанием материала отвала ковшом экскаватора или погрузчика с загрузкой в автосамосвал типа КРАЗ или Урал. Опробуются периметры выбранных участков и их пересечения имеющимися дорогами (заездами автотранспорта для отсыпки). Шаг отбора порций руды в пробу – 5-10 м. Пробное извлечение металлов осуществляется в соответствии с результатами изучения укрупненных лабораторных проб и разработанными на их основе рекомендациями. Целесообразна отработка оптимального режима обогащения на собственной модульной фабрике, проект которой должен быть составлен одновременно с ГРР на втором этапе разведки.
Результаты изучения полупромышленных проб используются также для перевода запасов категории С2 в С1.
Затем в уступах карьера также отбираются полупромышленные пробы весом от 30-50 т до 100 т. Отбор ведется на уступах (по одной пробе на каждый), с полным пересечением предварительно оконтуренного продуктивного интервала мощности штокверка. Бульдозером подрезается и зачищается подножье уступа в пределах продуктивного интервала, горная масса складируется на полотне автомобильного съезда и грузится в автомобиль. Дробление валовых проб (укрупнено-лабораторных, полупромышленных и промышленных) целесообразно проводить на собственной дробильно-сортировочной установке.
