5.6. Геолого(мінералого)-технологічне картування і прогнозування збагачуваності руд

Великомасштабне геолого-технологічне картування (ГТК) родовищ -один з важливих методів технологічної мінералогії, який дає змогу виконати геолого-технологічну оцінку запасів технологічних типів і сортів руд, їхню раціональну та комплексну переробку з урахуванням екології, контроль за ефективністю збагачення і прогноз технологічних властивостей руд.

5.6.1. Методологічні і наукові основи гтк, його головні завдання і види

Методи ГТК мають конкретні цілі, що визначені геолого-структурними і мінералого-генетичними особливостями досліджуваних об'єктів і вимогами до геолого-технологічної інформації, одержаної внаслідок картування. Ці методи описані у працях багатьох учених [14-16, 25, 26,29, 53, 54, 59, біта ін.].

Методологічні та наукові основи ГТК спираються на такі положення.

1. Геолого-структурна позиція родовища й особливості генезису руд визначають закономірності в зміні їхнього мінерального складу і текстурно- структурних ознак: мінералого-геохімічну зональність рудних тіл (товщ) і характер її прояву, спеціалізацію та фазовий склад мінеральних асоціацій головних рудних і нерудних мінералів, їхню кристаломорфологію й гранулометрію, зміну складу мінералів, що співіснують. Усе це відображається на закономірностях мінливості технологічних показників руд. Онтогенічний підхід до дослідження руд у комплексі з сучасними фізико-хімічними методами аналізу забезпечує оцінку їхніх технологічних властивостей на рівні індивід-агрегат-рудне тіло-родовище.

2. Особливості генезису мінеральної речовини руд, усієї еволюції її утворення та характеру змін у структурі і складі (спрямованість змін), які виникають у процесі цієї еволюції, можуть дати об'єктивне уявлення про реальні властивості цієї речовини, у тому числі технологічні. Тому можна стверджувати, що технологічні властивості руд (подрібнення, розкриття рудних і нерудних мінералів, ефективність розділу подрібнених продуктів, поведінка в хіміко-металургійних процесах) прямо пов'язані з генезисом. Завдання дослідника полягає в тому, щоб для кожного генетичного типу руд виявити цей зв'язок і використати його в технологічній схемі.

3. У процесі картування детальні мінералогічні дослідження руд з використанням даних прямого технологічного експерименту допомагають

виявити й оцінити типоморфні ознаки збагачення і на цій підставі виділити технологічні типи (сорти) руд. Для кожного типу руд є невелика кількість провідних інформативних параметрів (типоморфних ознак), які можуть бути пов'язані з технологічними показниками збагачення і технологічною моделлю прогнозування. Програма для ЕОМ дає змогу коректно пов'язати параметри речовинного складу і показники збагачення руд у статистичну модель прогнозування.

4. У кінцевому підсумку ГТК відображає еволюцію геолого-структурних, речовинних і технологічних особливостей руд, зафіксованих у параметрах геолого-технологічної моделі родовища, на підставі якої із застосуванням ЕОМ під час розвідки та прогнозування оцінюють збагачуваність руд на різних рівнях управління технологічним режимом гірничо-збагачувального комбінату, а також вирішують питання комплексного використання сировини і пов'язаного з ним екологічного стану.

Геологічна розвідка у комплексі з технологічним вивченням руд повинна забезпечити можливість оптимального вирішення низки питань, що стосуються проектування та експлуатації родовища: селективного чи валового видобутку і збагачення технологічних типів (сортів) руд, необхідного їх усереднення; використання забалансових руд, схеми відпрацювання родовища і забезпечення фронту гірничих робіт, черговості будівництва секцій збагачувальних фабрик тощо. Зрозуміло, що ці проблеми можна вирішити тільки на підставі глибокого і всебічного вивчення мінерального складу руд та їхніх технологічних властивостей, з'ясування закономірностей їхніх змін на родовищі. Перед геологами, які досліджують та розвідують родовища руд, що підлягають збагачуванню, стоять такі головні завдання:

вивчити загальногеологічні особливості родовища геологічну структуру і стратиграфію, форми та розміри рудних покладів і порід, що їх вміщують, складчастість та тектонічні порушення, ступінь тріщинуватості й інтенсивність вторинних накладених процесів (окиснення, окварцювання, карбонатизація тощо);

виділити в основних рудоносних покладах корисні копалини різного мінерального складу і текстурно-структурних особливостей;

вивчити зміни хіміко-мінерального складу, мінералого-петрографічних особливостей, розподілу елементів-домішок (як у рудах, так і в окремих мінералах), фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей виділених руд за простяганням, навхрест простяганню і на глибину;

виконати мінералого-технологічні дослідження виділених типів руд, визначити головні мінералого-генетичні чинники їхнього збагачення;

скласти геолого-технологічну карту родовища І дати геолого-технологічну оцінку запасів руд, яка б забезпечила розробку найефективнішої технологічної схеми їхнього збагачення.

У період експлуатації родовища дослідники вирішують дещо інші завдання, а саме:

детально досліджують мінералого-генетичні чинники, що визначають збагачування руд, і уточнюють їхню геолого-технологічну класифікацію;

розробляють методику розвідки та опробування, що забезпечує отримання представницької якісно-технологічної характеристики сировини;

уточнюють геолого-технологічну карту і складають якісні технологічні плани ділянок, уступів, горизонтів, блоків, які експлуатують на підставі детального геолого-технологічного вивчення руд родовища;

виконують технологічне оцінювання руд за окремими періодами розробки родовища;

у разі навантаження руди для відправлення на збагачувальні фабрики і на спеціальні проміжні склади усереднюють руди у кар'єрі (шахті) з метою одержання стійких ефективних технологічних показників збагачення за максимального видобутку та мінімальних втрат корисного компонента.

Речовинний склад, фізико-механічні та технологічні властивості руд вивчають на всіх стадіях розвідки й експлуатації родовища, однак повнота і достовірність одержання результатів різні. Мінералого-генетичні ознаки, що визначають особливості збагачення руд, змінюючись за кількістю і ступенем прояву, не є постійними на родовищі. Правильний їхній облік, з'ясування зон та ділянок найрізкішого прояву кожної ознаки мають виняткове практичне значення, оскільки на підставі цих даних складають геолого-технологічні карти прогнозу збагачення руд.

Багаторічні дослідження свідчать [50, 54], що найуніверсальніша закономірність родовищ різних генетичних типів руд мінералогічна зональність, з якою насамперед і пов'язані закономірності мінливості технологічних властивостей руд. Це зумовлює потребу складання геолого-технологічних карт, погоризонтних і поуступних планів та розрізів з виділенням технологічних типів і сортів руд.

Технологічний тип об'єднує всі мінеральні різновиди, що мають близький мінеральний склад (за провідним рудним мінералом або декількома мінералами) і забезпечують одержання економічно вигідних якісно-кількісних показників у процесі збагачення тим чи іншим методом (комплексом методів). Цей тип руди локалізується у просторі (охоплюючи певний мінералого-генетичний тип руд), а всі технологічні сорти, що в ньому є, збагачують за одною схемою.

Технологічний сорт руди об'єднує один або декілька мінеральних різ­новидів з близькими текстурно-структурними ознаками і фізико-механічни-ми властивостями, що забезпечують одержання близьких показників за пев­ною схемою збагачення. Технологічні сорти також чітко локалізовані на ро­довищі і відрізняються один від одного різними комбінаціями показників збагачення.

Не вдаючись у деталі дискусії щодо термінів геолого-технологічне і мінералого-технологічне картування, зазначимо, що термін ГТК ширший, оскільки з ним пов'язане не тільки картування індикаторних (типоморфних) мінералого-технологічних ознак (рис. 5.17), а й вирішення цілої низки питань гірничо-технологічного, екологічного та економічного характеру (вибір технології відпрацювання рудних тіл, усебічне вивчення структурних елементів і їхнього зв'язку з рудоносністю, явищ техногенезу та ін.).

Досвід геолого-технологічного картування родовищ корисних копалин різних генетичних типів руд дає підставу визначити головні принципи підходу до картування і виділити такі його види:

1. картування закономірних (парагенетичних) асоціацій мінералів мінеральних різновидів руд на підставі зональності рудних тіл (товщ) з виявленням та оцінкою типоморфних ознак, які визначають збагачуваність руд, а також виділенням їхніх технологічних типів і сортів (залізисті кварцити);

2. картування технологічних сортів руд за видобутим компонентом на підставі виявлення інформативних параметрів речовинного складу, які визначають їхню подрібненість і збагачуваність (залізисті кварцити);

3. картування за параметрами речовинного складу руд і їхніми фізико-механічними властивостями з використанням лінійних рівнянь регресії (застосовують для попередньої оцінки залізистих кварцитів);

4. картування технологічних типів і сортів руд на підставі масової оцінки збагачуваності малооб'ємних проб (руди скарнового та гідро­ термального типів);

5) картування конституційних особливостей неоднорідності та властивостей мінералів (внутрішньої анатомії та дефектності кристалів, значення термо-ЕРС, термомагнітних характеристик тощо), які чітко корелюють з технологічними показниками збагачення руд (ковдорський тип руд, розсипні родовища каситериту, родовища гірського кришталю);

6. картування текстурних різновидів руд за розміром вкрапленості головного рудного мінералу, що визначає технологічну сортність руд (качканарський тип руд);

7. картування за параметрами мінералого-геохімічної зональності руд і формаційного аналізу з урахуванням особливостей їхньої металур­ гійної переробки (гіпергенні нікелеві руди та кобальт-залізо-нікелеві руди);

8. спеціальні методи картування на підставі вивчення об'єктів різного порядку - індивідів, агрегатів, рудних тіл з кількісним визначенням параметрів будови і складу (кварцова сировина, епітермальні золоторудні родовища тощо);

9) картування, що ґрунтується на прогнозуванні технологічних показників переробки руд із застосуванням математико-статистичного апарату (метод аналогії, головних компонентів тощо);

10) картування технологічних типів (сортів) руд за комплексом індикаторних природних і технологічних ознак (комплексне картування баделеїт-апатит-магнетитових руд Ковдора);

Перелічені види ГКТ ґрунтуються на єдиній методології, яка охоплює такі принципові положення [64]:

ступінь змінності мінерального складу, текстурно-структурних особливостей, фізико-механічних властивостей та збагачуваності руд звичайно розмірний зі ступенем змінності вмістів головних корисних компонентів, тому їх треба вивчати за достатньою кількістю проб як статистичні сукупності;

технологічне вивчення запасів руд прямо залежить від ступеня загальної розвідки й вивчення родовищ і визначене детальністю досліджень технологічних властивостей руд за пробами, а також ступенем достовірності результатів цих досліджень на запаси;

показники збагачення кореляційно залежать від інформативних параметрів якості руд, що зумовлює доцільність і можливість (особливо якщо коефіцієнти кореляції становлять 0,7-0,8) використання розрахункових показників збагачення (у разі достатньої кількості контрольних прямих визначень показників збагачення);

на пробах з малою масою можна одержати (особливо для одно­компонентних руд) технологічні показники, практично аналогічні (або моделювальні) до одержаних на пробах з великою масою.