Технологические исследования

Техногенные объекты, как правило, характеризуются низкими содержаниями полезных компонентов и требуют для своей рентабельной переработки применения новых прогрессивных технологий с использованием высокопроизводительного оборудования, обеспечивающих наиболее полную утилизацию техногенных образований с минимальным ущербом для окружающей среды. В связи с этим оценка технологических свойств и разработка эффективных технологических схем комплексного использования сырья с наиболее полным извлечением полезных компонентов и получением товарной продукции из нерудной части техногенного сырья является главной задачей изучения техногенных месторождений на всех стадиях.

К основным задачам, стоящим перед технологическими исследованиями при изучении техногенных образований, относятся:

- установление принципиальной возможности промышленной переработки материала техногенного месторождения на рациональной экономической основе;

- выделение технологических типов и сортов минерального сырья, установление возможности и экономической целесообразности совместной или раздельной отработки и обогащение сортов;

- разработка технических решений, обеспечивающих технико-экономические показатели переработки сырья за счет извлечения ценных компонентов, более полного использования его нерудной составляющей (в том числе повторно образуемых хвостов) и улучшение экологической обстановки.

На начальной стадии технологического изучения техногенных месторождений производятся отбор и исследование минералого-технологических проб. Пробы отбираются с поверхности объекта горстевым способом, с помощью единичных шурфов или скважин. На материале проб определяют содержания, распределение ценных компонентов и вредных примесей по формам минеральных соединений, в том числе новообразованных, гранулометрические характеристики хвостов и минералов, физико-механические свойства. В процессе исследования минералого-технологических проб устанавливаются природные свойства сырья, определяющие его обогатимость или условия металлургического передела. На основе полученных данных оцениваются возможные технические решения и разрабатываются предварительные схемы и показатели обогащения.

Для проведения дальнейших исследований и установление целесообразности извлечения полезных компонентов из техногенных образований отбираются малообъемные технологические пробы массой от нескольких до 50 кг. На основе малообъемного технологического опробования оценивается пространственная изменчивость технологических свойств и производится геолого-технологическое картирование объекта, по результатам которого уточняются технологические типы и сорта сырья, обосновывается их выделение и производится оконтуривание. На техногенных месторождениях, где предполагается использовать нерудную часть в строительных целях, технологические сорта выделяются в зависимости от возможных направлений их использования. В этом случае кондиционность сырья определяется по соответствию его физико-механических, химических и других свойств требованиям соответствующих ГОСТов, ОСТов и ТУ.

Малообъемные технологические пробы, характеризующие отдельные типы или разновидности техногенного сырья по разведочным пересечениям, компануются из отквартованной части рядовых проб или специально отбираются непосредственно из материала хвостов (отвалов).

По выделенным технологическим типам и сортам в период разведки отбираются представительные лабораторные и укрупненно-лабораторные технологические пробы для выбора рациональной схемы переработки сырья, определения показателей переработки, изучения распределения основных и попутных компонентов по продуктам обогащения. Представительность проб обеспечивается степенью соответствия основных свойств материала, отобранного в пробу, свойствам сырья в залежах. Основными физическими свойствами, влияющими на представительность пробы являются объемная масса, влажность, гранулярный состав, агрегатное состояние (для шлаков – гранулированные или литые).

Лабораторные пробы отбираются с учетом данных, полученных при изучении малых проб и минералого-технологического картирования. Масса лабораторных проб изменяется от 0.1 до первых тонн.

Технологическое изучение завершается исследованием проб в полупромышленных условиях. Отбор полупромышленных проб проводится с учетом намеченной схемы отработки хвостохранилища (отвала) и наиболее целесообразного сочетания технологических типов и сортов. Полупромышленные пробы отбираются для проверки и уточнения технологических схем и показателей переработки хвостов (отвалов) с целью разработки практических решений их использования. При этом изучаются распределение основных и попутных компонентов по продуктам обогащения с использованием водооборота и разрабатываются мероприятия по охране окружающей среды. Масса полупромышленных проб колеблется в широких пределах – от нескольких тонн до нескольких сотен тонн и зависит, главным образом, от производительности используемого оборудования. Масса полупромышленных проб определяется проектом.

При проведении технологических исследований металлосодержащих техногенных объектов можно руководствоваться временным методическим руководством «технологическое опробование месторождений цветных металлов в процессе разведки» (Мингео СССР, Минцветмет СССР, 1982 г.).

При проведении технологических испытаний и выборе эффективной схемы переработки техногенного сырья необходимо оценить возможность применения методов предварительного (радиометрического и др.) обогащения горнорудной массы (в первую очередь для складированных забалансовых руд), которые могут сыграть определенную роль в решении вопроса эффективности освоения объекта. Под радиометрическим обогащением понимается процесс механического разделения горной массы на продукты с различным содержанием полезных компонентов или вредных примесей на основе регистрации плотности потоков нейтронного, рентгеновского, гамма излучения или изменений электромагнитных полей, обусловленных величиной концентрации как основных полезных компонентов, так и элементов-спутников, находящихся с ними в генетической связи. Эти методы позволяют повысить концентрации полезных компонентов перед обогащением за счет удаления материала пустых и некондиционных пород, что создает предпосылки для более эффективной отработки техногенных месторождений, характеризующихся бедными содержаниями полезных компонентов.

Возможность применения радиометрического обогащения техногенного сырья изучается в соответствии с «Требованиями к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых» и «Особенности технологического опробования при испытаниях руд на обогатимость радиометрической сепарацией».

Принципиальная возможность применения предварительного радиометрического обогащения должна устанавливаться на начальных этапах (ревизионно-оценочные работы, разведка) оценки месторождения путем исследования лабораторных, укрупненно-лабораторных и полупромышленных проб. При этом оценивается возможность реализации двух возможных схем радиометрического обогащения:

- радиометрическая порционная сортировка – разделение минерального сырья, загруженного в транспортные емкости различного объема (автосамосвалы и др.) или на ленту транспортера;

- радиометрическая сепарация

Значительной эффективностью при переработке некоторых видов сырья техногенных месторождений обладают методы бактериального и химического вскрытия и выщелачивания (кучное, чановое). Исследования показали, что биогидрометаллургия как новое направление в технологии извлечения металлов из вторичного сырья открывает дополнительные возможности эффективной и экономически рентабельной переработки металлсодержащих продуктов, недоступных в ряде случаев другим традиционным методам переработки. При этом следует иметь в виду, что существенное влияние на интенсивность выщелачивания оказывает минеральный состав отходов, соотношение различных минеральных фаз.