книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

ются, таким образом, исходным сырьем для получения ряда ценных эле­ ментов.

Пыли и возгоны металлургических печей и илы сернокислого произ­ водства нередко содержат селен, теллур, таллий. Шлаки черной металлур­ гии могут служить источником получения ванадия и титана. Золы и воз­ гоны некоторых углей и горючих сланцев содержат значительные концен­ трации германия, ванадия, иногда молибдена, галлия, а в их шлаках накапливаются цирконий, редкие земли и другие элементы. В калийных солях установлены рубидий и цезий, а в глиноземном сырье галлий, индий и Др.

Большое значение для комплексной переработки руд имеет качествен­ ная и количественная оценка попутных компонентов в рудах отдельных типов месторождений, а также установление формы их нахождения и баланса распределения в рудообразующих минералах.

В настоящее время из минерального сырья извлекают более 74 эле­ ментов периодической системы Менделеева, в том числе около 50 элементов получают преимущественно при комплексной переработке руд.

Комплексность минерального сырья может быть обусловлена наличием парагенетических минеральных ассоциаций различных элементов; геохи­ мическим сродством отдельных элементов, входящих в определенных соот­ ношениях в одни и те же минеральные образования. В обоих случаях воз­ можность комплексного использования минерального сырья определяется

сдостаточно высокими технологическими показателями;

—экономическим, требующим, чтобы стоимость дополнительно полу­ чаемой продукции не только покрывала все затраты, связанные с комплекс­ ной переработкой руд, но и обеспечивала в определенных размерах необ­ ходимую прибыль.

Примером комплексного минерального сырья первого типа являются широко распространенные медно-свинцово-цинковые и свинцово-цинковые руды, представленные сульфидами меди, свинца и цинка в различных соот­ ношениях, сульфидные медно-никелевые руды и т. п. Применение класси­ ческих методов селективной флотации при обогащении таких руд позволяет получать концентраты соответствующих минералов, в дальнейшем пере­ рабатываемых раздельно. Способы переработки таких руд при различных, но, как правило, очень высоких технологических показателях широко освещены в отечественной и зарубежной литературе.

К этому типу комплексных руд относятся бранерит-уранинит-тухо- лит-золотоносные конгломераты Битватерсранда (ЮАР), Блайнд-Рнвер (Канада) и Серра-де-Жакобина (Бразилия). В обобщенном виде схема использования конгломератов такого типа выглядит следующим образом: после соответствующего измельчения выделяют золото, выщелачивают урано-редкоземельные минералы, осаждают и выделяют урановые сое-

411

динения, производят переработку остаточных растворов гидрометаллурги­ ческим методом с выделением суммы редких земель.

Вмолибденовых рудах месторождения Клаймакс (США) спутниками молибденита являются вольфрамит, гюбнерит, касситерит, пирит, халько­ пирит и монацит. В течение многих лет эти минералы уходили в отвал, но потом для их улавливания были установлены спиральные сепараторы. Применение новой технологии обогащения руд оказалось экономически выгодным. Из хвостов основной молибденовой флотации, после удаления шламов, последовательно извлекают пирит, монацит, вольфрамит и кас­ ситерит.

ВНигерии комплексные руды месторождений района плато Джонс, представленные рыхлыми выветрелыми гранитами, содержащими в форме акцессорных включений касситерит, колумбит, магнетит, ильменит, цир­ кон, оранжит, ксенотим, монацит и кварц, являются сырьем для получе­

ния концентратов названных минералов. Содержание этих минералов в первичных рудах сравнительно невысокое, но благодаря применению сов­ ременной технологии обогащения руд на обогатительных фабриках полу­ чают кондиционные концентраты.

Для обогащения руд здесь применяют метод гравитации последова­ тельно на отсадочных машинах, концентрационных столах и гидроцикло­ нах. Первоначально руды подвергаются ручной сортировке. Полученные гравитационные концентраты, содержащие колумбит, касситерит, магне­ тит, ильменит, циркон, оранжит, ксенотим, монацит и кварц, подверга­ ются электростатической сепарации при температуре 100—110° С, что позволяет получать два продукта. Один из них содержит колумбит, кас­ ситерит, ильменит, магнетит, а другой — циркон, оранжит, ксенотим, монацит, кварц. Из первого концентрата методом гравитации и магнитной сепарации выделяют самостоятельные колумбитовые, касситеритовые, ильменитовые и магнетитовые концентраты; из второго методом флотации выделяют самостоятельные циркониевые, оранжитовые, ксенотим-монаци- товые концентраты.

В Китае сурмяно-ртутно-шеелит-золотые руды подвергают многоста­ дийной обработке; они являются сырьем для получения сурьмы, ртути, шеелитового концентрата и золота. Сурьма и ртуть извлекаются при об­ жиге руд в шахтных печах. Шлаки подвергают обогащению различными методами; они являются источником для получения кондиционных кон­ центратов шеелита и золота.

Известное крупнейшее комплексное месторождение олова Гедзю (КНР) наряду с колоссальными запасами олова содержит в больших количествах железо, медь, свинец, цинк, бериллий, вольфрам, молибден и многие дру­

медные, свинцовые, цинковые, вольфрамовые, молибденовые и бериллиевые.

Американская компания «Серро-де-Паско» из полиметаллических руд месторождения одноименного названия (Перу) получает свинцовый, цин­ ковый и медный концентраты. Свинцовый концентрат содержит повышен­ ные концентрации сурьмы, висмута и серебра.

412

На полиметаллическом месторождении Брокен-Хилл (Австралия) кро­ ме свинца и цинка добывают медь, серебро, ванадий, кадмий и ряд других элементов. Пегматитовое месторождение Моното-Китоло (Заир) дает обо­ гатительной фабрике сырье для выпуска оловянного, тантал-ниобиевого и литиевого концентратов. Кроме того, из шлаков, вывозимых в ФРГ и США, дополнительно извлекаются окислы тантала и ниобия. В Бразилии при эксплуатации месторождений горючих сланцев как топлива для ТЭЦ в целях повышения рентабельности предприятия из золы производят кир­ пич, а из смеси железорудной мелочи (отходов экспорта железных руд и пыли горючих сланцев) изготовляют окатыши, из которых после обжига получают крицу.

Приведенные примеры свидетельствуют о том значении, которое при­ дается комплексному использованию минерального сырья за рубежом.

При комплексности минерального сырья, обусловленного геохимиче­ ским сродством отдельных элементов, входящих в определенных соотно­ шениях в одни и те же минеральные образования, извлечение элементов основано на совершенно иных методах.

Анализ условий распределения рассеянных элементов в рудах и ми­ нералах, в частности, месторождений цветных металлов различных гене­ тических и промышленных типов, характера их распределения по про­ дуктам обогащения и металлургического передела заводов, а также усло­ вий непосредственного получения этих металлов из различных полупро­ дуктов и отходов производства основной продукции показывает, что извлечение рассеянных элементов в промышленных масштабах экономиче­ ски целесообразно только в тех случаях, когда их содержание в исходном сырье находится не ниже определенного уровня, установленного расче­ тами.

Благодаря комплексному использованию минерального сырья на ряде предприятий цветной металлургии организовано в промышленных мас­ штабах производство селена, теллура, таллия, галлия, кадмия, рения, скандия и германия из концентратов цветных металлов. Скандий извле­ кается из вольфрамита, редкоземельных минералов, бокситов, фосфоритов, каустобиолитов, урано-ториевых концентратов. Перечисленные элементы добываются из недр попутно с основными полезными компонентами. Не­ смотря на это, в практике западных стран при комплексной оценке место­ рождений обязательно учитываются элементы-примеси, поскольку их кон­ центрация в определенных минералах соответствующего месторождения повышает его практическую ценность. Кроме того, наличие в рудах эле­ ментов-примесей и организация промышленного их извлечения снижает стоимость производства других полезных компонентов, содержащихся в рудах месторождения. По этим причинам отдельные полезные компоненты, образующие втом или иномместорождениинепромышленныеконцентрации, в комплексе с рассеянными элементами могут представлять промышленный интерес. Например, в Марокко разработка свинцово-цинковогоместорожде­ ния Бумедин по свинцу и цинку оказалась нерентабельной. Оценка этого месторождения с учетом извлечения рассеянных элементов (кадмия, ин­ дия, германия и др.) показала, что его эксплуатация не только оправдана, но является выгодным мероприятием.

413

Реализация проблемы комплексного использования минерального сырья должна начинаться с тщательного и всестороннего изучения попут­ ных компонентов в руде для черной, цветной и горнохимической промыш­ ленности. Известно, что запасы индия, германия, таллия, рения в рудах месторождений цветных металлов, как правило, измеряются единицами, иногда десятками, реже сотнями тонн. Запасы селена обычно более зна­ чительны и в некоторых месторождениях достигают нескольких тысяч тонн.

Следует иметь в виду, что баланс распределения попутных компонен­ тов по отдельным минералам весьма сложный: обычно они рассредоточены по многим рудным и нерудным минералам. По этой причине в основных рудообразующих минералах (борните, халькопирите, халькозине, гале­ ните, сфалерите, пирите и др.) запасы рассеянных элементов меньше, чем в руде в целом. Такие элементы, как галий, таллий и германий, концент­ рирующиеся H в силикатных, и рудных минералах, в последних дают кон­ центрацию, не превышающую по сумме 5—10% от общих запасов этих эле­ ментов в руде. Концентрация селена, теллура, индия и других элементов в извлекаемых рудных минералах колеблется от 20—30 до 50—80% от общих запасов в рудах.

Из практической деятельности американской компании «Серро-де- Паско» (Перу), эксплуатирующей крупнейшее одноименное комплексное полиметаллическое месторождение, известно, что при оценке запасов рас­ сеянных элементов (и всех попутных элементов —висмута, олова, ко­ бальта, никеля, золота, серебра пдр . ) компания учитывает только ту часть попутных компонентов, которая связана с извлекаемыми при обогащении руд минералами.

Анализ фактических материалов по медным, свинцовым и цинковым заводам в городах Оро я и Ило (Перу) показывает, что при переработке

передела, что в основном определяется применяемыми на заводах техноло­ гическими схемами получения меди, свинца и цинка. Технологические схемы здесь предусматривают прежде всего максимальное извлечение ос­ новных компонентов, поскольку малейшее отклонение от установленного технического режима с целью повышения процента извлечения попутных компонентов приводит к ухудшению технико-экономических показателей работы заводов по основному их профилю. Следовательно, на этих заводах технология получения попутных компонентов полностью подчинена тех­ нологии получения основной продукции, и общую технологическую схему работы завода не нарушает, а дополняет.

Несмотря на сложность технологии извлечения рассеянных элементов и их рассредоточенность по многим продуктам передела, извлечение неко­ торых рассеянных элементов на этих заводах достигает 50—80%. В настоя­ щее время из руд месторождений Серро-де-Паско, Морокоча и других извлекают в промышленных масштабах медь, свинец, цинк, олово (из дросов), сурьму, соединения мышьяка, кобальт, никель, висмут, серебро, золото, селен, теллур, таллий, индий, германий, серу и др. (всего 27 эле­ ментов).

414

Таким образом, за рубежом попутные компоненты извлекаются лишь из сравнительно ограниченного количества продуктов передела, образу­ ющихся в процессе переработки концентратов.

Большой интерес по комплексному использованию руд представляет работа Народного горнометаллургического предприятия ГДР, эксплуати­ рующего месторождение Мансфельд. Руды, поступающие на завод, содер­ жат (в вес. % ) : Си — 1,73; Ag - 0,009; Pb - 0,44; Zn - 0,9; Se — 0,00023. Плавка руд производится в ватержакетных печах с получе­ нием штейна и шлаков.

Из руд месторождения Мансфельд извлекают в промышленных мас­ штабах 24 элемента, в том числе медь, селен, никель, свинец, мышьяк, сурьму, цинк, серу, серебро, золото, никель, глинозем и др., а остающиеся силикатные шламы и шлаки — используют в строительстве.

Обобщая отечественный и зарубежный опыт по комплексному ис­ пользованию минерального сырья, можно сделать следующие основные выводы.

Комплексному использованию минерального сырья должна предшест­ вовать всесторонняя качественна я,количественна я,технологическая и эко­ номическая оценка попутных компонентов уже в процессе разведки место­ рождения. При этом с достаточной полнотой должны быть изучены форма нахождения попутных компонентов, включая рассеянные элементы, ба­ ланс их распределения по отдельным минералам, а также по продуктам обогащения руд и металлургического передела. На разведываемых и экс­ плуатируемых месторождениях в процессе ихразведкидолжна производить­

чески целесообразным в том случае, если оно будет укладываться в соответ­ ствующие лимиты, установленные расчетами.

Опыт зарубежной и отечественной практики показывает, что в настоя­ щее время рассеянные элементы в производственных масштабах могут извлекаться не из всех минералов, в которых они содержатся, а только из некоторых — главных рудообразующих минералов. В связи с этим за­ пасы рассеянных и попутных компонентов необходимо подсчитывать по основным рудным минералам, и эти запасы должны получить обоснован­

в рудах, минералах и различных продуктах передела заводов. С этой целью требуется организация систематического опробования на попутные и рас­ сеянные элементы различных сырьевых источников и продуктов их пере­ работки на обогатительных фабриках и заводах. Необходима также орга­ низация более строгого учета извлечения и потерь попутных компонентов на различных этапах переработки руд.

415

При проектировании горнорудных и металлургических предприятий или реконструкции уже существующих предприятий в соответствующих ТЭДах наряду с основными необходимо учитывать также и попутные ком­ поненты. Разумеется, что положительное решение вопроса о комплексной переработке руд может базироваться только на экономически целесообраз­ ной основе.

Таким образом, геологическая служба предприятия заблаговременно выполняет работу по всестороннему изучению руд месторождения, выяв­ ляет все факторы, определяющие правильное решение вопроса о комплекс­ ной переработке руд. Рудничный геолог должен всегда помнить, что не комплексное использование минерального сырья приводит к большим потерям металлов, к расточительному использованию природных богатств страны.

5.Выбор места для отвалов пустых пород

идля различных сооружений

Застройка участков в пределах рудных площадей осуществляется в соответствии с «Временной инструкцией о порядке застройки участков в пределах площадей залегания полезных ископаемых» Главного управле­ ния государственного горнотехнического надзора (1950 г.). В соответствии с § 3 этой инструкции застройка капитальными сооружениями участков на площадях, свободных от выявленных запасов полезных ископаемых, допускается без разрешения органов Государственного горного надзора, но при наличии справки, выданной геологическим органом территориаль­ ного геологического управления Министерства геологии СССР, подтвер­ ждающей отсутствие выявленных запасов полезных ископаемых на участке намеченного строительства. Если на участке намеченного строительства разведка полезных ископаемых не производилась и в материалах местного геологического фонда нет данных, позволяющих предполагать наличие полезных ископаемых, об этом должно быть указано в справке.

В том случае, когда территориальные геологические фонды не могут дать такую справку, для решения вопросов, связанных с выбором места для отвалов и сооружений, необходимо проводить специальные работы, связан­ ные иногда с крупными материальными затратами. Рудничный геолог пред­ приятия, имея в своем распоряжении все материалы по геологическому строению района и отдельным его месторождениям, может оказать суще­ ственную помощь проектным и строительным организациям в правиль­ ном размещении строительных площадок и площадок под отвалы.

Принимая соответствующие решения о безрудности и гидрогеологи­ ческих и инженерно-геологических условиях площадок, рудничный геолог должен быть совершенно уверен в достоверности имеющихся геологиче­ ских материалов, положенных в основу его выводов. Для решения вопроса о безрудности площадки рудничный геолог должен использовать имеющи­ еся крупномасштабные геологические карты, геологические разрезы и про­ чие материалы.

Но не всегда эти материалы бывают достаточными для решения постав­ ленной задачи. Поскольку возможно нахождение слепых рудных тел на

416

различной глубине от поверхности, рекомендуется даже при наличии кондиционных крупномасштабных геологических карт и геологических разрезов пробурить на площадках, предназначаемых для застройки или для отвалов, несколько структурных колонковых скважин. При отсутст­ вии достоверных данных по площадкам застройки и отвалам для оценки рудоносности и инженерно-геологических условий этих площадок следует пробурить серию разведочных колонковых скважин по редкой разведоч­ ной сети.

Фактические данные по геологическому, гидрогеологическому и ин­ женерно-геологическому характеру строительных площадок представляют в проектную организацию в виде геологических планов и профилей, с крат­ кой пояснительной запиской, выводами и заключениями по оценке этих площадок.

27 Заказ 10

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.Б у б л е й н и к о в Ф. Д. Геологические поиски в России. М., Госгеолтехиздат, 1956.

3.К у з ь м е н к о В. И. Развитие минерально-сырьевой базы СССР за 50 лет

Кглаве V

1.П р а в и л а технической эксплуатации рудников, приисков и шахт Мини­

418

опробования рудных месторождений при разведке и эксплуатации. Госгеолтехиздат,

ореолы колчеданных месторождений. — «Геология рудных месторождений», 1970, № 2.

Кглаве XI

1.А л ь б о в M. Н. Опробование рудных месторождений при разведке и экс­ плуатации. Изд. 2-е. Свердловск, Металлургиздат, 1952.

2.В и л е с о в Г. И. Геометрпзация золоторудных месторождений. — «Труды

Свердловского горн, ин-та», 1968, вып. 56.

3.Г о л ь д и н И. Д. Механизация построения наглядных изображений при разведке п разработке недр. М., «Недра», 1967.

4.К о р о л е в А. В., Ш е х т м а и П . А. Структурные условия размещения послемагматических руд. М., «Недра», 1965.

5.Р ы ж о в П. А. Геометрия недр. М., Углетехиздат, 1952.

Кглаве XII

1.А л ь б о в M. Н. Золотоносные сланцы Кумакского района (Ю. Урал). —

В кн.: Вопросы методики опробования рудных месторождений при разведке и эксплуа­

«Цветные металлы», 1932, № 7—8.

420