Полезные ископаемые

С целью повышения эффективности, снижения трудоемкости и себестоимости добычи были успешно опробованы гидравлические способы разработки, включая рыхление вскрышных пород гидромониторами, гидравлическое транспортирование песков и эжекторную зачистку плотика. Гидравлическая технология позволила снизить затраты на приобретение оборудования и его эксплуатацию, повысить полноту извлечения алмазов, осуществить применение непрерывной технологии в едином технологическом процессе от забоя до обогатительной фабрики. Таким образом, была достигнута рентабельная добыча алмазов в пляжевой зоне при глубине карьера до 10 м ниже уровня моря.

В юго-западной части Балтийского моря известны разработки песчано-глинистых отложений, содержащих янтарь. Оригинальность разработок в пляжевой зоне заключается в следующем. Вскрышные породы с некоторых участков месторождения, удаленных От берега моря, перекачивают гидротранспортом и сбрасывают в мелководные бухты. Выходящий на дно моря янтароносный пласт оказывается перекрытым слоем песчано-глинистых отложений. Через несколько лет, используя мощную современную технику, здесь организуют горные разработки, образуя карьер-котлован. Достаточной ширины перемычка предохраняет котлован от попадания в него морской воды. Удалив перекрывающие породы, отрабатывают янтаросодержащий пласт, который представлен отложениями третичного возраста. Цвет пород имеет голубоватый оттенок, в связи с чем их называют «голубой землей», а аналогичные породы в нижней части пласта, но не содержащие янтаря — «дикой землей». Мощность перекрывающих отложений, состоящих из песчано-глинистой массы и гравия, не превышает здесь 10 м. Мощность янтаросодержащего пласта достигает 6 м.

Вскрышные работы ведут гидравлическим способом. Перекрывающие горные породы размываются гидромониторами и перекачиваются землесосами в море. Оставшиеся на кровле пласта пески зачищают бульдозерами. Добыча производится следующим образом. Шагающий экскаватор с драглайновым ковшом разрабатывает янтаро-содержащие породы и укладывает их внутри карьера на отработанной площади в отвал конусообразной формы. Напорной водой из гидромонитора эти уже рыхлые породы размываются и самотеком поступают в приямок землесоса, который перекачивает гидросмесь на обогатительную фабрику. При гидравлическом транспортировании происходит дезинтеграция глинистых частиц, в результате чего образуется тяжелая среда, которая предохраняет янтарь при гидротранспорте от переизмельчения благодаря стабильному потоку жидкости и обмазке стенок, трубопровода глинистым материалом. При гидросмыве пород из отвала внутри карьера янтарь благодаря меньшему удельному весу всплывает в несущем потоке пульпы. Наиболее крупные его куски отбирают вручную уже на этой стадии и направляют на обработку для изготовления художественных изделий. Остальная горная масса в виде пульпы уходит на обогатительную фабрику.

Обогащение начинается с отделения янтаря на металлических решетках, называемых шпальтовыми ситами. Далее пульпа попадает в конусные сепараторы для отделения более мелкого янтаря. Внутри конусного сепаратора — туга я глинистая масса, в которой янтарь, имеющий меньший удельный вес, всплывает. Затем во вращающихся металлических барабанах при помощи песка производят очистку янтаря от присущей ему поверхностной корочки. После чего янтарь сортируют по разновидностям, крупности и бортам, обрабатывают, превращают в художественные изделия и промышленную продукцию.

Отработанный карьер заполняется морской водой, берега его постепенно зарастают растительностью и образуется защищенный от моря водоем, который вписывается в ландшафт окружающей местности.

Еще один пример из опыта пляжевых разработок. В США добычу цветных металлов ведут на месторождении, расположенном на берегу залива Пинобскотт — Гусиная бухта. В атом районе разница высот прилива и отлива составляет 2,5—5,5 м. При приливах вода из залива по образовавшемуся узкому каналу переливалась в пруд, в котором уровень воды поднимался, а находившиеся на дне илистые отложения периодически промывались свежими морскими водами.

Проект отработки полиметаллического месторождения предусматривал организацию карьера на месте имевшегося пруда, причем максимальная глубина должна была составить 100 м. Планировалось устройство плотины, насосных станций, обвалованных отстойников и дренажных траншей. Дополнительные проблемы возникли при строительстве карьера. Он постоянно заливался. Применение для технологических целей морской воды высокой солености вызывало повышенную коррозию трубопроводов, насосов и обогатительных аппаратов. Не были ясны последствия применения соленой воды и в процессе обогащения. Кроме того, район в месте сооружения карьера отличался живописностью, чистотой вод, обилием птиц и животных. Это привлекало сюда экскурсантов, туристов и просто любителей природы. Карьер внес диссонанс в окружающую природную среду — потребовалось осуществление дополнительных природоохранных мероприятий.

В конце концов карьер построили. Его производительность составила 1 тыс. т/сут руды. Твердые скальные породы отделялись от массива при помощи буровзрывных работ. На погрузке руды применили экскаваторы, а на вывозке — автотранспорт.

Основными рудными минералами данного месторождения являлись сфалерит, халькопирит, сопутствующими галенит, хлорит, тальк. В среднем в руде содержалось цинка — 6% и меди — 1%. Такой вещественный состав позволил вести обогащение по стандартной схеме, разница заключалась лишь в применении в технологическом процессе морской воды. Сточные воды из обогатительной фабрики и карьера перед сбросом в море поступали в отстойники и очищались, а осветленная вода использовалась вновь, т. е. было налажено оборотное водоснабжение.

В ходе строительства был осуществлен комплекс мер, связанных с защитой окружающей среды. В частности, работы велись только в дневную смену, на работающих механизмах и машинах были установлены эффективные глушители, производственные здания разместили на закрытых площадках. Здания и механизмы были окрашены с учетом эстетических требований к их внешнему виду. Отрабатываемые площади озеленили и использовали для хозяйственных целей и туризма.

Как видим, разработку месторождений твердых полезных ископаемых в зоне пляжа успешно ведут в разных странах. Как правило, применяются традиционные в горном деле машины, механизмы, оборудование и технологии. К настоящему времени накоплен опыт защиты горных разработок от проникновения в них морской воды, а также установлена необходимость природных и водоохранных мероприятий в районах добычи.

Морские драги

Многочерпаковые драги — вид горного оборудования, который нашел широкое распространение при морской разработке россыпных месторождений. Это сложный технологический комплекс механизмов и оборудования, размещаемых на едином плавучем основании — понтоне с закопченным циклом технологических операций. Черпаки, закрепленные в виде бесконечной цепи на раме, опускаемой под уровень воды, ведут отделение пород в забое и доставку их на плавоснование. На обогатительной установке из добытой горной массы выделяют черновой концентрат, т. е. частицы минералов и металлов с удельным весом более 3 г/см3. Остальную массу по конвейерам или трубопроводам на некотором расстоянии от забоя укладывают в выработанное пространство. Производительность многочерпаковой драги увязывают с емкостью единичного черпака в пределах от 50 до 600 л. Пропорционально этому показателю изменяется вся технологическая цепочка и размеры понтона. Малолитражные драги применяют при глубине воды до 10 м. Крупные 600-литровые драги способны вести добычные работы при глубине водоема до 50 м, Дальнейшее увеличение длины черпаковой рамы не целесообразно по конструктивным соображениям.

Многочерпаковые драги используют при разработке грунтов различной плотности, включая трудноразрабатываемые — глинистые и валунистые. В случае особо плотных пород до начала добычи необходимо провести подготовительные операции: насыщение пород водой под давлением, взрывание взрывчатыми веществами, имеющими небольшую скорость детонации. Чрезвычайно трудными для добычи и переработки являются породы, содержащие глину. Глины могут залегать в виде пласта полезного ископаемого, находиться выше или ниже продуктивного пласта, а также встречаться в качестве переслаивающих пропластков пустых пород внутри него. Глины затрудняют процесс обогащения: увеличивают время работы аппаратов или просто забивают их. Для извлечения полезных минералов и металлов из глинистых грунтов нужна длительная дезинтеграция, т. е. измельчение и отмывка мелкой шламовой фракции.

Дополнительные конструктивные усовершенствования необходимы на драге при разработке пластов, содержащих валуны. Крупные валуны, не помещающиеся в черпаке драги, извлекают с помощью тросов или дополнительных грейферных захватов, дробят накладными зарядами. Для удаления крупнокусковатого материала на драге устанавливают дополнительные грохот и отвалообразователь.

Многочерпаковые драги в морском исполнении конструктивно отличаются от драг, предназначенных для внутренних водоемов, в частности, особенностями маневрового и транспортно-отвального оборудования. На них отсутствуют кормовые сваи и отвальный конвейер (стакер). При работе в открытом море передвижение и маневрирование драги по забою осуществляют не с помощью свай, а посредством канатно-якорного устройства. Между драгой, плавающей на поверхности моря, и забоем россыпи глубина воды, как правило, больше 10 м. Последнее обеспечивает транспортирование отходов обогащения по кормовым желобам (колодам) самотеком со свободным размещением их в выработанном пространстве.

На морских драгах монтируют индивидуальный автономный источник электроэнергии: они не могут запитываться от береговой силовой установки. В море глубина черпания ограничена предельной длиной черпаковои рамы, в то времд как в материковых водоемах возможно понижение уровня воды и применение драг с черпаковои рамой меньшей длины,. При морских работах необходимы промежуточные бункеры или баржи для вывозки концентратов. Морские многочерпаковые драги прекращают добычу при сильном волнении и ветре (3—4 балла): на волне жесткая черпаковая рама может удариться о дно и быстро выйти из строя. Капитальные затраты на сооружение морских драг выше, чем континентальных.

Технология добычи на морской драге и применяемое оборудование имеют некоторые особенности. Отделенная от забоя черпаками горная масса поступает в завалочный люк, направляющий ее в дражную бочку (барабанный грохот). Дражная бочка имеет два стальных литых круговых обода, которыми она опирается на ролики. Вращение ей придает ведущий ролик. В морских условиях, кроме двух поддерживающих роликов, на каждый обод сверху ставится дополнительный, удерживающий бочку от выпадения при качке на волне. Барабанный грохот драги — эффективный, но громоздкий узел в цепи обогащения. Сейчас изыскиваются новые средства, которые отличались бы меньшими размерами, что позволит уменьшить высоту надстроечной части и парусность драги (вибрационные грохота и т. п.).

Обогащению на драге предшествуют подготовительные операции; отделение валунов, выделение крупных фидий, дезинтеграция глинистых материалов, частичное обезвоживание горной массы. Эти операции осуществляют в аппаратах гидроциклонного типа. Далее подготовленный материал поступает в аппараты первой и второй стадий обогащения. Среди них наиболее эффективна отсадочная машина, В морских условиях хорошо зарекомендовала себя круглая отсадочная машина типа «Кливленд», обладающая высокой производительностью и достаточной компактностью. В этих машинах размещают «постель» из прочных кусков горных пород, подобранных по размерам, форме и удельному веру. Материал, подаваемый сверху, промывается восходящим воздействием потока воды и разделяется на фракции по удельному весу путем «встряхивания» «постели». При этом тонкие и легкие частицы горных пород выносятся водой вверх, а тяжелые минералы проникая между кусками «постели», «отсаживаются» и разгружаются через нижний патрубок. Исходный материал подается к центру машины, гребками равномерно распределяется по поверхности и смещается к периферии. На завершающей стадии обогащения обычно используют концентрационные столы — наклонные качающиеся доски. На них происходит более тонкое разделение минералов по удельному весу. Конечный продукт на драгах, например разрабатывающих касситерито-содержащее месторождение, представляет собой 25—30%-ный концентрат касситерита. Окончательное разделение концентрата — выделение попутных минералов, также имеющих большой удельный вес: ильменита, циркона, монацита, рутила, топаза и т. п., — обычно производят на береговых обогатительных фабриках. Обогащенный концентрат, содержащий 75— 76% касситерита, направляют на плавильные металлургические заводы.

На работе драги и оборудования существенно сказывается влияние агрессивной морской среды. Для защиты наиболее уязвимой части драги — понтона — от коррозии его днище, палубу и борта покрывают слоем битума. На внутренние поверхности водонепроницаемых переборок наносят тонкий слой цементного раствора. Из-за повышенной коррозии капитальный ремонт понтона у моря производят в доке через 6—7 лет в отличие от континентальных драг, у которых понтон без восстановительного ремонта может прослужить 10—12 лет. Снижение интенсивности коррозии возможно при применении катодной защиты. Специалисты считают, что большой эффект могло бы дать использование пластиковых, стекло-волокнистых покрытий, способных образовать тонкий прочный водонепроницаемый слой, предохраняющий корпус от разрушающего влияния морских организмов, гниющих остатков водорослей и т. и. Подобные меры имеют большое значение для морских драг, со сроком службы более 20 лет.

В качестве источников энергии на морских драгах служат традиционные виды топлива, главным образом жидкого. В будущем, по-видимому, широкое применение найдёт ядерная энергия, особенно при работе на большом удалении от берега и в подводных условиях. В настоящее время она на дражных работах не используется.

Многочерпаковые драги хорошо работают в закрытых бухтах побережья, между островами, на глубинах до 50 м.

Именно такие условия благоприятствовали широкому распространению дражных разработок в горно-морской промышленности Индонезии. Морские дражные работы в Индонезии имеют 70-летнюю историю. Впервые небольшие драги начали применять в 1907 г. для добычи олова у восточного побережья о-ва Пукет. В 1911 г. олово дражным способом добывали в открытом море у восточного побережья о-ва Синкеп юго-восточнее Сингапура. В те времена небольшие паровые драги с глубиной черпания 12 м строили в Голландии и в разобранном виде перевозили в Индонезию. В 1937 г. начались дражные разработки у берегов о-ва Биллитон. Здесь также работали небольшие драги голландской и американской постройки. С 1966 г. в Индонезии в районе о-ва Банка на расстоянии до 20 км от берега начала добычу мощная морская драга с глубиной черпания до 40 м.

Средняя годовая производительность драг по горной массе — около 3 млн. м3. В пересчете на среднее содержание касситерита (до 1 кг/м3) каждая драга добывает в год около 3 тыс. т олова.

Типичная схема обогащения включает: дражную бочку диаметром 2,5—3,5 м, 13—16 отсадочных машин, установленных в две-три стадии, и 2—4 концентрационных стола.

Крупная современная драга «Банка-1» работает круглосуточно, за исключением праздничных дней. Общее время простоев составляет примерно 20% в год, из которых 40% приходится на выходные, отпускные и праздничные дни, 10% —на текущие ремонты, до 20% —на капитальный ремонт и т. п.

Дражная команда на крупной драге состоит из 104 человек, объединенных в четыре бригады по 21 человеку, одну бригаду из 18 человек и двух механиков-ремонтников.

Штормы — нечастое явление для индонезийских вод, однако, если они случаются, драга прекращает работу. Во избежание поломок при ударе о дно черпаковую раму поднимают и расклинивают в понтоне. Команда во время шторма остается на драге, но, как правило, «заточение» продолжается не более суток.

В целом производительная работа драги обеспечивается высокой часовой производительностью, большой продолжительностью фактически отработанного времени в течение года, невысокими эксплуатационными затратами, эффективной схемой обогащения, обеспечивающей полноту извлечения ценных минералов, оптимальной системой разработки, позволяющей вести планомерную добычу полезного ископаемого.

В последние годы в разных странах предложены и запатентованы усовершенствования многочерпаковых драг, в частности предложена конструкция с двумя черпаковыми рамами (Патент Великобритании № 1040329), из которых одна служит для удаления вскрышных пород, а вторая — для добычи песков. Основным недостатком этого предложения является увеличение ширины понтона, а следовательно, уменьшение маневренности и снижение прочности конструкции.

Перспективно предложение по созданию драги, имеющей шарнирно-сочлененную раму. Это позволит увеличить глубину черпания многочерпаковой драги до 60 м. Расчетами установлено, что вес рамы при наличии двух звеньев может быть снижен примерно вдвое, а трех звеньев — втрое. Соответственно потребуется более легкий понтон и грузоспускные средства. В результате будут существенно уменьшены капитальные затраты на строительство драги по сравнению с драгой обычной конструкции. Шарнирно-сочлененная рама облегчит условия работы драги при значительном волнении в море путем регулирования натяжения тросов, поддерживающих звенья рамы.


You have no rights to post comments

Контактная информация

О сайте

Наш сайт посвящен любым полезным ископаемым, а также описанию различной техники. Копирование материалов разрешено при указании обратной ссылки на сайт www.x-mineral.ru