научная статья по теме ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПЕРЕРАБОТКИ ТРУДНООБОГАТИМОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Геология

Текст научной статьи на тему «ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПЕРЕРАБОТКИ ТРУДНООБОГАТИМОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ»

ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2008, том 50, № 6, с. 558-568

УДК 622.7

ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПЕРЕРАБОТКИ ТРУДНООБОГАТИМОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

© 2008 г. В. А. Чантурия

Учреждение Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр РАН 111020, Москва, Е-20, Крюковский туп., 4 Поступила в редакцию 17.04.2008 г.

Проведен анализ качества минерально-сырьевой базы России и зарубежных стран, показывающий, что получение готовой продукции конкурентоспособной как по технологическим, так и экологическим критериям на мировом рынке возможно только на основе создания и реализации прогрессивных технологий на базе последних достижений фундаментальных наук. Раскрыта суть современных инновационных процессов в технологиях комплексной и глубокой переработки труднообогатимого минерального сырья сложного вещественного состава, разработанных в России. К этим процессам относятся радиометрические методы концентрирования ценных компонентов, высокоэнергетические методы дезинтеграции тонкодисперсных минеральных компонентов и электрохимические методы водоподготовки с получением целевых продуктов для решения определенных технологических задач.

В настоящее время в мире насчитывается 166 горнодобывающих стран, причем Россия по количеству добываемых минералов занимает первое место в мире (фиг. 1) (Пучков, 2005).

Не менее важным критерием является объем добычи и переработки полезных ископаемых. США, Китай и Россия занимают соответственно 1-3 места, доля этих стран в общей добыче составляет 41%.

В целом на долю первой десятки горнодобывающих стран приходится 63.7% мирового объема добычи и переработки минерального сырья. В том числе: 87.1% черных металлов, где лидирует Бразилия с 28.9% добычи; 61.1% цветных металлов, где лидирует Австралия с 31% добычи; 43.7% благородных металлов, где также лидирует Австралия с 11% добычи; 95% добычи алмазов, где лидирует Ботсвана с 27% и Россия с 20% (табл. 1).

Абсолютные цифры общего объема руды, поступающей на переработку, и количество обогатительных фабрик представлены в табл. 2. Всего в России насчитывается более 100 крупных горнообогатительных и горно-металлургических предприятий, перерабатывающих руды черных и цветных металлов, в состав которых входят 60 крупных карьеров, 75 рудников и 90 обогатительных фабрик.

Добыча угля в 2007 г. в России достигла 300 млн. т., в том числе подземным способом 118.7 млн. т на 104 шахтах и 181.3 млн. т открытым способом на 134 карьерах. Переработка

Адрес для переписки: В.А. Чантурия. E-mail: vchan@mail.ru

120 млн. т угля осуществляется на 42 обогатительных фабриках. К 2015 г. предполагается 80% добываемого угля направлять на обогащение.

Анализ представленных данных показывает, что Россия является одной из крупнейших стран мира, обладающих мощной минерально-сырьевой базой. В стране открыто 20 тысяч месторождений полезных ископаемых, из них 40% введено в промышленное освоение. Минерально-сырьевой сектор России обеспечивает более 30% внутреннего валового продукта и около 70% валютных поступлений в бюджет страны.

Однако качество руд полезных ископаемых в России (медно-цинковые, редкометальные, оловянные, вольфрамовые, титановые, бокситовые и другие) существенно уступает зарубежным аналогам. За последние 20 лет содержание цветных металлов в рудах снизилось в 1.3-1.5 раза, железа и золота в 1.25 раза, доля труднообогатимых руд и угля возросла с 15 до 40%.

Получение готовой продукции конкурентоспособной как по технологическим, так и экологическим критериям на мировом рынке возможно только на основе создания и реализации прогрессивных технологий на базе последних достижений фундаментальных наук.

В последние годы основные исследования академических и отраслевых институтов и вузов были направлены на:

разработку высокоэффективных, энергосберегающих методов и оборудования для интергранулярного разрушения горных пород и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов вплоть до микро - и наноразмеров;

Количество добываемых минералов 50

40

30

20

10

48 47

41

40 40

36

35

34

31

31

с с о

Рч

«

а т

и Ки

<

3

о

л

а р

стр

я <

л и

СП

а р

р

д н

к

Рч <

2

а д

а н

а Ка

н

а р

к

а

м

и с

м

е

Страна

Фиг. 1. Расположение горнодобывающих стран в зависимости от количества добываемых минералов (Пучков, 2005).

0

создание новых экологически безопасных процессов комплексной переработки труднообогати-мых руд и техногенных образований на основе комбинирования современных методов обогащения, пиро- и гидрометаллургии;

разработку высокоэффективных нетрадиционных методов вскрытия упорных руд для переработки в процессах кучного и подземного выщелачивания;

разработку технологии глубокого обогащения угля с получением зольности концентрата не более 2% и содержанием серы менее 1% с целью использования в качестве топлива вместо мазута;

создание технологии глубокой переработки железосодержащих руд с получением высококачественных концентратов (более 70%) при минимальном содержании серы и фосфора;

разработку высокоэффективной технологии переработки фосфорсодержащих, карбонатных

Таблица 1. Показатели удельных объемов добычи минерального сырья по странам в % от мировой добычи (Пучков, 2005)

Объем добычи, % от мировой добычи

Страна минерального руд цветных руд благородных руд черных алмазов

сырья металлов металлов металлов

Россия 9.7 4.7 4.7 6 20

США 15.8 1 8 4.3

Китай 15.4 8.1 7.3 7.6

Мексика 2 0.5 1.7 0.6

Австралия 5.7 31 11 24.5 5

Индия 4.4 3.8 0.3 9.3

Иран 2 0.2 0.2 0.5

ЮАР 2.3 0.5 3 3.8 15

Канада 3.4 1 7 2.5 7

Бразилия 3.1 10.3 0.4 28.9

Ангола 9

Намибия 6

Таблица 2. Объем руды, поступившей на обогатительные фабрики России (2007 г.)

Годовой Количество

Вид сырья объем, обогатительных

млн. т фабрик

Железные руды 255.2 30

Руды цветных и редких 62.8 52

металлов, в том числе:

медные руды, 34 19

никелевые руды 23 8

Калийные руды 29 7

Апатитовые, 59 5

фосфоритовые руды

Золотосодержащие руды 250 37

Алмазосодержащие руды 26 12

Уголь 120 42

Итого 802 185

марганцевых руд (Иркутская область, Мордовия, Урал) для частичной компенсации дефицита марганца в России;

создание и внедрение новых процессов и аппаратов для повышения контрастности свойств минералов на основе энергетических воздействий;

разработку экологически безопасных методов водоподготовки, обеспечивающих эффективную переработку минерального сырья в условиях замкнутого водооборота.

Изучение минерального состава, вкрапленности частиц, их фазового состава осуществляется с помощью современных физических, физико-химических и химических методов исследования. Исследование природных структурных характеристик руд, минеральных агрегатов и раскрытых фаз во всех циклах переработки позволяют получать достоверную и полную информацию о технологических свойствах руд, оптимизировать процесс ру-

доподготовки и разделения минеральных компонентов и дать научно обоснованный прогноз обогащения природного и техногенного минерального сырья (Чантурия, Башлыкова, 1998; Чантурия и др., 1997).

При обогащении руд с низким содержанием ценных компонентов в схемах первичной обработки целесообразно использовать передел рудо-подготовки как комплекс операций по обработке кусковой горной массы с целью превращения ее в один или несколько технологических типов кондиционной руды для последующего обогащения или непосредственного использования в качестве товарного продукта.

В настоящее время при переработке бедных руд и техногенного сырья наиболее перспективна рудоподготовка на основе радиометрических методов опробования, сортировки и сепарации. В этом случае все операции цикла строятся на единой основе - использовании в качестве критерия распознавания состава и разделения ядерно-физических свойств минерального вещества. В арсенале радиометрии имеются более 20 различных по физической основе способов (от гамма-излучений до радиоволн), из которых для каждой руды может быть подобран наиболее эффективный (Татарников и др., 1995).

Изучение обогатимости руд цветных, черных и редких металлов, горно-химического сырья показало, что с помощью радиометрической сепарации можно: 1) удалить от 20 до 50% отвального продукта, который может быть использован в качестве строительного материала; 2) в 1.3-1.9 раза повысить содержание ценных компонентов в продуктах, поступающих на обогащение; 3) снизить в 1.2-1.5 раза количество отходов и вовлечь в переработку забалансовые руды (табл. 3). Данная технология эффективно используется на предприятиях АК "АЛРОСА" при обогащении алмазов (рентгенолюминесценция) и реализована еще на ряде объектов России (Татарников и др.,

Таблица 3. Результаты радиометрической сепарации руд

Тип руды Метод сепарации Число Показатель Выход Степень

объектов контрастности хвостов, % обогащения

Медно-никелевые, Радиорезонансный 14 1.5-1.6 50 1.9

золотосодержащие, кобальтовые Фотометрический 1 1.4-1.6 40 1.6

Вольфрамовые, Рентгенорадиометрический 13 0.6-1.0 35 1.45

молибденовые

Свинцово-цинковые, Рентгенорадиометрический, 25 1.1-1.3 30 1.4

оловянные, горно- рентгенолюминесцентный,

химическое сырье нейтронно-абсорбционный

Редкометальные, Рентгенорадиометрический, 21 0.6-1.0 20 1.3

апатит-магнетитовые, рентгенолюминесцентный,

хромитовые радиорезонансный

Фиг. 2. Эффекты электромагнитных импульсных воздействий на минеральные комплексы.

а, б - электрический пробой; в - локальный импульсный нагрев (эффект термомеханических напряжений).

1995). В процессах обогащения минерального сырья около 70% энергии расходуется на дробление и измельчение руды. Расход электроэнергии на процесс измельчения в зависимости от типа руд составляет от 20 до 60 кВтч/т. Причем в ряде случаев уменьшение крупности измельченного материала не приводит к повышению степени раскрытия минералов.

В настоящее время до 35-40% потерь ценных компонентов в процессах первичной переработки связано со сростками и 30-35% - с тонкими частицами (менее 40 мкм). Для того чтобы снизить эти потери при переработке тонковкрапленных руд без образования сростков и одновременно бе

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком