Експлуатації родовищ

Для різних генетичних і геолого-промислових типів родовищ характерна певна специфіка в методиці ГТК. Багаторічній досвід ведення такого картування залізорудних родовищ різних генетичних типів засвідчив, що найефективнішим є метод картування закономірних (парагенетичних)

асоціацій мінералів мінеральних різновидів руд на підставі зональності рудних тіл (товщ) з виявленням і оцінкою інформативних (типоморфних) ознак, які визначають збагачуваність руд, та виділення їхніх технологічних типів і сортів. Суть методу полягає у такому:

у картуванні закономірних асоціацій мінералів (головних мінеральних різновидів руд) відповідно до мінералого-геохішчної зональності;

у детальному вивченні речовинного складу і текстурно-структурних особливостей руд з метою виявлення інформативних (типоморфних) мінералого-генетичних ознак, що визначають їхні технологічні особливості;

у з'ясуванні закономірностей зміни речовинного складу мінералого-генетичних типів і текстурно-мінералогічних різновидів руд у межах окремих покладів, горизонтів, уступів, блоків;

в оцінці технологічних особливостей мінералого-генетичних типів і текстурно-мінералогічних різновидів руд з урахуванням закономірностей мінливості їхнього речовинного складу;

у розробці геолого-технологічної класифікації руд родовища, що визначає потребу виділення їхніх технологічних типів і сортів;

в оконтурюванні технологічних типів та сортів руд на підставі топомінеральних карт, розрізів, планів (складання геолого-технологічної документації).

Оконтурювання технологічних типів і сортів руд виконують з урахуванням попереднього геолого-структурного картування на підставі топомінерало-гічної документації та технологічної оцінки головних текстурно-мінералогічних різновидів руд. У цьому випадку технологічні показники збагачення на невикритій ділянці прогнозують на геолого-структурній і топомінералогічній основі відповідно до виявлених типоморфних мінералого-генетичних ознак, що визначають технологічні особливості руд.

ГТК як метод вивчення складу, будови і властивостей руд має чимало переваг порівняно з іншими методами геологічного вивчення родовищ. Під час такого картування глибоко і всебічно досліджують речовинний склад, текстурно-структурні ознаки й технологічні особливості руд за допомогою різних методів аналізу, а також детально вивчають фізичні (у тому числі технологічні) властивості мінералів руд та чинники, що їх зумовлюють. Крім того, виводять рівняння регресії, які пов'язують індикаторні (типоморфні) мінералого-генетичні параметри та технологічні показники збагачення за даними речовинного складу, і дають змогу одержувати зворотну інформацію.

Попередню геолого-технологічну карту родовища треба складати на стадії детальної розвідки з метою вивчення головних технологічних

особливостей руд для розробки раціональної технологічної схеми збагачення майбутнього підприємства. У період експлуатації родовища ГТК є однією з найважливіших ланок геолого-технологічного обслуговування гірничо-збагачувального комбінату, його систематично виконує геологічна служба з урахуванням даних технологічного опробування. Принципова схема послідовності робіт під час картування родовищ показана на рис. 5.17.

Об'єктами картування слугують розвідувальні свердловини, гірничі виробки, уступи кар'єру. Під час картування враховують геологічні матеріали масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000 і 1:500. Загальні принципи ГТК родовища розглянемо на прикладі залізистих кварцитів.

Згідно з наведеною схемою (див. рис. 5.17), початковим етапом ГТК є

складання геолого-структурної карти. Далі виділяють головні мінеральні

різновиди руд типу залізистих кварцитів з використанням мінералого-

геохімічної діаграми [53]. На цю діаграму (рис. 5.19), побудовану' в

координатах коефіцієнтів магнітності (К_м = Ре_м/Ре) і окисненості (К„ ~

Ре₂Оз/РеО + РеаОз), винесені точки аналізів за інтервалами опробування

свердловин. У межах кожного різновиду кварцитів обчислено середні

значення абсолютних змістів компонентів, а також спеціальні коефіцієнти:

сірчаності - К_с = (8 /Ре) • 10"⁴; фосфорності - Кф = (Р /Ре) • 10"⁴;

лужності ~К_Л = (Ма₂О + К₂О/Ре) • 10~³.

За допомогою діаграми і даних статистичного опрацювання вибирають кількісні критерії для виділення та оконтурювання різновидів залізистих кварцитів. За вибраними критеріями з урахуванням мінералого-генетичних закономірностей, особливостей геологічної структури, стратиграфії та літології всередині товщі кварцитів у кожній розвідувальній свердловині і забоях уступів кар'єру виділяють головні текстурно-мінералогічні різновиди й типи руд.

Дані зі свердловин і вибоїв пов'язують на горизонтальних планах і профілях. У кожному профілі виділений різновид характеризують за фізико-механічними властивостями (міцність, густина тощо). Всі характеристики різновидів руд опрацьовують з визначенням їхніх середніх значень, середніх квадратичних і коефіцієнтів варіації як у цілому для родовища, так і на різних глибинах. На плани й профілі наносять головні хімічні й міне­ралогічні характеристики, що виокремлюють суттєві відмінні ознаки різновидів руд за їхньої потужності не менше 10 м.

Технологічним дослідженням піддають усі різновиди руд лабораторних проб масою 50-100 і малих проб 5-10 кг за схемою, близькою до запропонованої технологічної (за аналогією для відомих родовищ) або реальної схеми ГЗК. Результати збагачення під час магнітної' сепарації

потрібно відображати такими даними, %: |3 - вмістом Ре у концентраті; у -виходом концентрату; о -- вмістом Ре у хвостах; є -- видобутком Ре у концентрат-розрахунковий показник, а також додатково Ре, РеО і розрахунковим РеаОз, фазовим аналізом вихідної руди і вмістом Ре_м у концентраті, коефіцієнтом подрібнення руд (за типовими пробами).

Рис. 5.19. Мінералого-геохімічна зональність у товщі залізистих кварцитів

Михайлівського родовища КМА (уступ 120 м):

/ - дані опробування; 2 - різновиди кварцитів: І - магнетит-карбонат-силікатні (малорудні); II - гетит-мартит-гематитові; III - карбонат-магнетитові; IV - магнетитові; V -магнетитові з гематитом; VI - гематит-мартитові; VII - магнетит-гематитові; 3 - сланці: А - кварц-серицитові, Б - філітові, кварц-серицитові.

Для кожного інтервалу виділених різновидів руд виконують статистичне опрацювання технологічних даних з визначенням середніх квадратичних відхилень і коефіцієнтів варіації. На їхній підставі визначають і оцінюють типоморфні (мінералого-генетичні) ознаки, що характеризують технологічні параметри збагачення руд.

Здебільшого за допомогою даних експлуатаційної розвідки технологічні показники руд оцінюють з перспективою на один-два роки. Однак дуже важливо мати перспективну оцінку за технологічними показниками збагачення руд на подальший період. З цією метою для кожного різновиду складають рівняння множинної регресії, які пов'язують типоморфні й технологічні параметри руд:

у = а₀+ а\х\ + а₂х₂ +...+а_пх „,

де у -- певний технологічний параметр (вміст Ре у концентраті, вихід концентрату та ін.); х\, Х2,... х„ — параметри речовинного складу (вміст Ре і його мінеральних форм у вихідній руді, потужність шарів, розмір рудної вкрапленості тощо); ао, а\,...а„ - коефіцієнти, що враховують вплив кожного параметра речовинного складу руд на зміну у.

Рівняння обчислюють за допомогою ЕОМ, додатково визначають коефіцієнти парної г і множинної К кореляцій. Рівняння множинної регресії дають змогу обчислювати технологічні показники збагачення за параметрами речовинного складу руд і прогнозувати їх, а також допомагають уже в період розвідки родовища й оцінювання руд визначати можливі показники збагачення відповідно до обраного методу і під час ГТК родовищ.

На підставі матеріалів ГТК різних за умовами залягання і складом руд родовищ розробляють універсальну геолого-технологічну класифікацію руд та вмісних порід, яка підвищує ефективність картування. Основою такої класифікації повинні бути дані детального вивчення речовинного складу руд (виявлені типоморфні ознаки, що визначають збагачуваність) і технологічних особливостей.

Принципова схема геолого(мінералого)-технологічної класифікації руд родовища повинна містити такі дані:

мінералого-генетичний тип руд (неокиснені, напівокиснені, окиснені);

структурно-мінералогічний тип руди (індекс і назву) - виділяють два-три підтипи за переважним розміром рудної вкрапленості (ліпше з певним відсотком вмісту вкрапленості), з якими далі пов'язують мінералогічні різновиди і, відповідно, технологічні сорти руд;

мінералогічні різновиди руди (індекс і назву);

хімічну характеристику руд за найважливішими компонентами, у тому числі й фазового аналізу;

хіміко-аналітичні й мінералогічні критерії оконтурювання різновидів (головні коефіцієнти, що поєднуються з абсолютним вмістом компонентів);

текстурно-структурні особливості різновидів;

технологічний сорт і його назву (виділяють з урахуванням збагачува­ності та подрібненості, наприклад за якістю концентрату;

технологічні властивості (подрібненість, ступінь розкриття рудного мінералу тощо);

технологічні показники збагачення за прийнятою у схемі шкалою подрібнення.

Дані технологічного опробування виносять безпосередньо на геологічні розрізи по інтервалах виділених текстурно-структурних різновидів руд з розрахунком середніх значень, середніх квадратичних відхилень і коефіцієнтів варіації для показників збагачення. Потім за допомогою спеціального штрихування текстурно-мінералогічні різновиди руд об'єднують у структурно-мінералогічні типи - технологічні сорти, контури яких перено­сять на карту родовища.

За матеріалами геолого-технологічної карти та розрізів складають поуступні якісно-технологічні плани з винесенням контурів руд різних технологічних типів і сортів, проставлянням біля кожної свердловини середніх значень за вихідними компонентами (Ре і Ре_м) та показниками збагачення (Р,у,у,є, коефіцієнт подрібнення).

На гірничо-збагачувальних підприємствах за поуступними якісно-технологічними планами обчислюють якісно-технологічні показники збагачення руд по окремих блоках у разі відправлення їх на збагачувальну фабрику. З метою організації усереднення руд складають зведені якісно-технологічні плани кар'єру на певні періоди відпрацювання родовища (місяць, рік).

На рис. 5.20 зображена геолого-технологічна карта Михайлівського родовища. Головні мінералого-технологічні середні характеристики руд цього родовища показані на діаграмі (див. рис. 5.19).

Досить інформативним параметром з експресної оцінки якості магне­титового концентрату всіх різновидів руд родовища є визначення вмісту магнетиту розміром 0,03 мм - М (коефіцієнт кореляції г - -0,80).

Унаслідок картування руд Михай-лівського родовища виявлені такі взаємозв'язки параметрів речовинного складу і технологічних властивостей кварцитів:

вміст мінеральних форм заліза визначає кількісно-якісні показники збагачення руд;

особливості неоднорідного складу й властивостей магнетиту впливають на зміну ступеня окиснення його в процесі подрібнення, ефективності флокуляції тонкодисперсних частинок і, як наслідок, на технологічні показники збагачення (вміст Ре у концентраті, видобуток Ре у концентрат); кількість цементаційного гематиту впливає на збільшення втрати заліза в хвости та підвищення якості концентрату;

Рис. 5.20. Геолого-технологічна карта Михайлівського родовища

(уступ 120 м):

7 - важкозбагачувальні руди; 2 -середньозбагачувальні руди; 3 — легко-збагачувальні руди; 4 - гематитові (чорно-смугасті) кварцити; 5 - сланці; 6 - роз­ривні порушення; 7 - проектний контур кар'єру; 8 - розвідувальна лінія 42.

морфологія, гранулометрія магнетиту й типи його зростань з мінералами, що співіснують, визначають кінцевий розмір подрібнення і доцільність стадіального збагачення;

хімічний склад та властивості нерудних мінералів зумовлюють втрати заліза в хвостах і впливають на засміченість концентратів;

мушкетовітизація, гематитизація, егіринізація та інші процеси метасо­матозу впливають на фізико-механічні властивості руд, передусім на їхню подрібненість, а також на зміну ефективності збагачення первинних руд;

зміна ступеня дефектності кристалічної ґратки зумовлює електричні, трибоелектричні, флотаційні та інші властивості мінералів і руд;

зміна морфології і гранулометрії частинок визначає ступінь їхнього шламування, характер пористості та мікрорельєф поверхні, ефективність магнітної флокуляції тощо.

На різних стадіях геологічної розвідки родовища широко застосовують методику малооб'ємного технологічного опробування й картування, яка

передбачає комплекс досліджень просторової мінливості речовинного складу, фізико-механічних і технологічних властивостей руд [29, 65]. Ця методика грунтується на значній (десятки-сотні) кількості малих за масою технологічних проб, замість яких можна використовувати групові розвідкові проби масою до 50 кг, відібрані з керну свердловин і по борознах гірничих виробок.

Малооб'ємне технологічне опробування й картування виконують у процесі детальної розвідки, коли вже визначено головні типи руд і за типовими пробами розроблено принципову схему та режим збагачення. За малооб'ємними груповими пробами, взятими рівномірно по розвідувальній мережі, на схемі збагачення перевіряють і виявляють мінливість технологічних властивостей руди з різних ділянок та горизонтів родовища.

Просторове прив'язування одержуваних за малими пробами показ­ників збагачення, узгоджених з мінеральним складом, дає змогу виділити й оконтурити у просторі відмінні за збагаченістю технологічні сорти руд, що дуже важливо як для відбору потрібних проб з метою напівпромислових випробувань, так і для підрахунку запасів і підвищення якості робіт з проектування ГЗК. Використання методики малооб'ємного опробування і картування забезпечує високу показовість проб, які відбирають для вивчення у дослідних установках, сприяє виконанню досліджень за оптимальними схемами і режимами, скорочує тривалість досліджень, різко зменшує їхню вартість, забезпечує збирання потрібних даних для розробки системи усереднення руд.