Повышение эффективности рудоподготовки золотоизвлекательных фабрик на основе оптимизации технологических схем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат наук Таранов Вадим Александрович

• Таранов Вадим Александрович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Таранов Вадим Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПО ДОБЫЧЕ ЗОЛОТА И ТЕХНОЛОГИИ РУДОПОДГОТОВКИ В МИРЕ

1.1 Анализ мировой минерально-сырьевой базы золота

1.2 Основные тенденции развития и оптимизация технологических схем рудоподготовки золотоизвлекательных фабрик

1.3 Существующие методики по определению прочностных свойств руды

1.4 Выводы по первой главе

2 МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДРОБИЛЬНО-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Математическое моделирование дробильно-измельчительного оборудования

2.2 Фундаментальное математическое моделирование методом дискретных элементов

2.3 Выводы по второй главе

3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕЛЬНИЦЫ САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИЛИ ПОЛУСАМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

3.1 Основное уравнение модели

3.2 Принимаемая исходная крупность питания

3.3 Продукт разгрузки (Функция разгрузки)

3.4 Процесс измельчения (функция разрушения) иинтенсивность измельчения (функция скорости разрушения)

3.5 Потребляемая мощность двигателя

3.6 Динамика движения измельчающей среды и прогнозирование эффективности процесса ударного разрушения

3.7 Выводы по третьей главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТЫХ СВОЙСТВ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ

4.1 Общая характеристика объекта исследования

4.2 Принятые методики экспериментального исследования

4.3 Результаты экспериментальных исследований прочностных свойств

золотосодержащей руды

4.4 Модификация методики теста падающего груза

4.5 Степень ударного разрушения частиц в слое

4.6 Выводы по четвертой главе

5 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СХЕМЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ

5.1 Компьютерное моделирование двухстадиальной схемы измельчения

5.2 База данных прочностных параметров золотосодержащих руд

5.3 Расчет общей удельной энергии двухстадиальной схемы измельчения

5.4 Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Рудоподготовка является одним из энергоемких и дорогостоящих процессов переработки руд и во многом определяет показатели обогащения.

Научно-технический прогресс в области технологических процессов рудоподготовки, включающей операции дробления, грохочения, измельчения и классификации, предусматривает разработку научно-обоснованных методов проектирования и управления процессами. А это, в свою очередь, требует установления количественных соотношений между основными параметрами процессов определяемых с помощью специальных расчетов или моделирования, базирующихся на выявленных общих закономерностях процессов разрушения и разделения продуктов по крупности.

Развитию теории и технологии рудоподготовки посвящены исследования многих отечественных и зарубежных авторов, среди который следует отметить С.Е. Андреева, Е.Е. Андреева, Ю.Э. Аккермана, В.Ф. Баранова, Д. Баррета, Л.Ф. Биленко, Ф. Бонда,

A.В. Бортникова, С. Бродбента, Л.А. Вайсберга, Б. Вайтена, А.И. Загустина, Р.П. Кинга,

B.Л. Кирпичев, А. Дж. Линча, К. Луана, П.В. Малярова, Б.К. Мишра, С. Моррелла, Т. Дж. Нэйпер-Манна, В.А. Олевского, В.А. Перова, Р.К. Раджимани, К.А. Разумова, П.А. Ребиндера, Ч.А. Роуланда, Е.Е. Серго, Дж. Старки, О.Н. Тихонова, В.В. Товарова, Р.Т. Хукки, С.Ф. Шинкоренко, Б. Эпстайна, К.Л. Ястребова, В.П. Яшина и др.

Таким образом, разработка новых подходов повышения эффективности технологических схем с использованием математического и компьютерного моделирования является актуальной задачей, решение которой позволит снизить затраты на проектирование и оптимизацию технологических схем и повысить эффективность с позиции свойств руд.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности рудоподготовки золотоизвлекательных фабрик на основе оптимизации технологических схем»

Цель работы

Разработка и обоснование технологической схемы измельчения золотоизвлекательной фабрики при минимизации энергопотребления с позиции подготовки сырья к последующему обогатительному переделу с использованием экспериментально-теоретических исследований и компьютерного моделирования.

Идея работы

Комплексный подход, включающий исследования физико-механических характеристик руд и компьютерное моделирование с использованием параметров полученных экспериментальным путем, для обоснованного выбора технологических решений по рудоподготовке.

Основные задачи исследований

1. Анализ современных технологических схем рудоподготовки золотоизвлекательных фабрик и критериев выбора основного технологического оборудования на стадии проекта;

2. Классификация лабораторных методов исследования физико-механических свойств руд на основании, которых рассчитываются или моделируются параметры измельчительных аппаратов;

3. Систематизированный анализ современных математических моделей и методов компьютерного моделирования, в области технологий рудоподготовки;

4. Методика комплексного расчета, параметров работы мельницы самоизмельчения/полусамоизмельчения с учетом динамики движения измельчающей среды;

5. Проведение экспериментально-теоретических исследований направленных на изучение прочностных свойств руды, с целью определения требуемых параметров, для последующего расчета и моделирования измельчительного оборудования;

6. Компьютерное моделирование предлагаемой технологической схемы измельчения предназначенной для переработки исследуемой золотосодержащей руды, с целью обоснования эксплуатационного режима работы основного оборудования.

Методика исследований

Включает комплекс существующих экспериментальных и теоретических исследований и компьютерного моделирования, направленных на расчет и оптимизацию работы основного технологического оборудования рудоподготовки. Экспериментальная оценка физико-механических свойств руды выполнена с использованием современных методов лабораторного тестирования. Обработка статистических показателей и экспериментальных результатов производилась с использованием современных специализированных программ, имеющих многофункциональную систему по работе с массивами данных.

Научная новизна

Обоснована модификация методики экспериментального определения параметров функции разрушения, с учетом типа строения исследуемой золотосодержащей руды.

Установлены зависимости между энергетическими параметрами процесса измельчения и прочностными свойствами золотосодержащих руд, используемые при расчетах оборудования циклов рудоподготовки.

Предложена методика расчета по прогнозированию эффективности процесса ударного разрушения в мельницах самоизмельчения или полусамоизмельчения.

Обоснован энергоэффективный режим работы двухстадиальной схемы измельчения, обеспечивающий требуемую крупность продукта, в зависимости от технологических параметров оборудования.

Основные защищаемые положения

1. Для прогнозирования технологических показателей работы мельниц самоизмельчения/полусамоизмельчения при переработке золотосодержащей руды слоистой структуры должен использоваться подход, включающий систематизацию прочностных характеристик руды, учет текстуры горной породы, применение модифицированной методики теста падающего груза.

2. Для оценки эффективности ударного разрушения в математической модели мельницы самоизмельчения/полусамоизмельчения переменных скоростей следует учитывать угол удара измельчающей среды и его зависимость от скорости вращения и общей степени заполнения мельницы.

3. Оптимальной технологической схемой измельчения золотосодержащей руды является двухстадиальная схема, включающая полусамоизмельчение с поверочным грохочением в первой стадии и замкнутый цикл шарового измельчения с гидроциклоном во второй стадии, позволяющая обеспечить требуемую крупность продукта при необходимой производительности и минимальном энергопотреблении. При этом выбор и обоснование технологических параметров основного оборудования схемы, должно выполняться методом компьютерного моделирования с аргументированными исходными данными, полученными на основе ранее изложенных положений.

Практическая значимость

Совершенствование экспериментальной методики позволяющей повысить достоверность определения прочностных свойств руды и принять требуемые параметры для математических моделей измельчительного оборудования.

Разработка алгоритма позволяющего по средствам компьютерного моделирования прогнозировать эффективность технологических схем рудоподготовки направленных на минимальное потребление энергии и обеспечение необходимой крупности руды, для последующего процесса обогащения.

Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации подтверждена использованием современных методов исследования и обработки данных, с применением специализированных программных комплексов, использованных в экспериментальных исследованиях, статистическом анализе и при компьютерном моделировании.

Апробация работы

Основные результаты диссертации освещались на конференции «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (18-22 ноября 2013 г., Москва, ИПКОН РАН) на ежегодной научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (2014 г., СПб, Горный университет), на международной научно-технической конференции «Комбинированные процессы переработки минерального сырья: Теория и практика» (19-20 мая 2015 г., СПб, Горный университет), на ежегодной научно-технической конференции «Обогащение - 2015» (17 декабря 2015 г., СПб, ЗАО «Механобр инжиниринг»).

Личный вклад автора

Состоит в формулировании основной идеи, анализе научно-технической литературы, определении экспериментально-теоретических задач, установлении зависимостей между прочностными параметрами и энергетическими индексами руды, освоении известных методик, проведения экспериментальных исследований, модификации методики теста падающего груза, разработке методики расчета по прогнозированию эффективности процесса ударного разрушения в мельнице самоизмельчения/полусамоизмельчения, представлении алгоритма, позволяющего с помощью компьютерного моделирования обосновать оптимальный режим работы двухстадиальной схемы измельчения золотосодержащей руды, анализе и обобщении полученных результатов.

Публикации

Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 101 наименование. Работа изложена на 181 странице машинописного текста, содержит 39 таблиц и 66 рисунков.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук Александровой Т.Н., и коллективу кафедры обогащения полезных ископаемых Горного университета за внимание, ценные комментарии, и поддержку на различных этапах выполнения диссертационной работы, а так же коллективу ЗАО «Механобр инжиниринг».

Особая благодарность члену-корреспонденту РАН, доктору технических наук, профессору Вайсбергу Л.А. за оказанное внимание, конструктивные советы и справедливые замечания.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПО ДОБЫЧЕ ЗОЛОТА И ТЕХНОЛОГИИ

РУДОПОДГОТОВКИ В МИРЕ

1.1 Анализ мировой минерально-сырьевой базы золота

Золото — редкий металл, его среднее содержание в земной коре составляет около 3 мг/т. Тем не менее, месторождения золота распространены достаточно широко, имеются на территории более ста стран на всех континентах и встречаются в самых разнообразных геологических обстановках. Основными источниками золота служат собственно золоторудные коренные месторождения и коренные месторождения комплексных руд, в которых золото присутствует в качестве попутного компонента, а также — в меньшей степени — россыпи, где концентрируется золото, высвобожденное при разрушении коренных месторождений.

В отсутствии общепринятой классификации геолого-промышленных типов месторождений золота, можно выделить 78,5 % мировых запасов сосредоточенных в месторождениях, которые можно отнести к следующим восьми типам [19]:

> Месторождения золото-серебряных и золото-теллуридных руд, приуроченные к вулкано-плутоническим структурам, содержат около 16% мировых запасов золота. Типичные объекты этого типа: Янакоча (Перу), Паскуа-Лама (Чили), Купол, Асачинское, Родниковое, Многовершинное (Россия);

> Месторождения золото-кварцево-сульфидных руд в углеродсодержащих песчано-сланцевых толщах заключают 12% мировых запасов. Наиболее известные месторождения этого типа: Телфер (Австралия), Мурунтау (Узбекистан), Сухой Лог, Наталкинское, Нежданинское, Майское (Россия);

^ Золотосодержащие меднопорфировые месторождения. В них заключено около 12% мировых запасов золота, хотя главным полезным компонентом в их рудах является медь. Типичные месторождения этого типа: Грасберг (Индонезия), Пеббл (США);

> Месторождения золото-сульфидно-кварцевых руд в зеленокаменных поясах древних щитов, заключающие примерно 12% мировых запасов. типичные месторождения: Калгурли, Боддингтон (Австралия), Детур-Лейк (Канада);

> Месторождения золотоносных конгломератов, заключающие около 11,5% мировых запасов золота. Самые значительные месторождения этого типа находятся в уникальном рудном районе Витватерсранд в ЮАР;

> Месторождения золото-полисульфидных джаспероидных руд в терригенно-карбонатных толщах (карлинский тип); на их долю приходится около 8% мировых запасов золота. Типичные месторождения находятся в США (Карлин, Голдстрайк); в последние десятилетия месторождения этого типа найдены также в Китае (Цзиньфын) и Бразилии (Паракуту);

> Месторождения в хрупких геологических образованиях — малых интрузивах, поясах и сериях даек, а также эндо- и экзоконтактах интрузивных и гранито-гнейсовых массивов. Эти месторождения в сумме заключают около 5% мировых запасов золота. Типичные месторождения: Донлин-Крик (США), Васильковское (Казахстан), Березовское (Россия), Тапарко-Бурум (Буркина-Фасо);

^ Россыпные месторождения, в которых заключено более 2% мировых запасов золота. Доля россыпного золота в российских запасах (16,3 %) существенно превышает средний мировой уровень (7 %).

Остальные 21,5 % запасов разведаны в разнообразных месторождениях, связанных с магматическими и метаморфическими комплексами и формировавшихся в различных геотектонических обстановках. Среди них важную роль играют месторождения с попутным золотом, прежде всего колчеданно-полиметаллические, сульфидные медно-никелевые и другие.

Для освоения новых месторождений и эффективной отработки существующих, необходимы определенные капиталовложения в строительство новых предприятий или модернизацию существующих циклов. Для этого необходимо экономически выгодное соотношения цены золота и его содержания в руде. За последние десять лет, цена на золото резко возросла, показав исторический максимум (рисунок 1.1), существенно повлияв на развитие золото-промышленной отросли. Поэтому экономически выгодный проект золотого месторождения главным образом зависит от двух основных факторов: количества запасов золота и содержания его в руде.

Согласно исследованиям Natural Resource Holdings (NRH) в настоящее время в общей сложности насчитывается 580 месторождений по всему миру, располагающих запасами более 1 млн. унций золота (31,1 т) каждое. Общее количество золота по данным месторождениям находится на уровне 3,75-109 унций золота (115692 т), при среднем содержании золота в руде 1,01 г/т. Из общего числа вышеуказанных месторождений, в промышленной разработке находятся 199 единиц, при среднем содержании золота 1,18 г/т. Проектируемые месторождения или находящиеся на стадии предварительного технико-экономического обоснования, представлены в количестве 381 единицы, при

среднем содержании 0,89 г/т. Следовательно, как и во многих других сферах добычи полезных ископаемых, золотодобывающая промышленность переходит к переработке более бедных руд.

1-2200.00 ■2000.00

2001 2004 2007 2010 2013 2016

Год

Рисунок 1.1 - Цена на золото январь 2001 - март 2016 гг. [101]

На рисунке 1.2 представлен рейтинг мировых «действующих» месторождений золота (580 единиц) по частям света, с их общем количеством запасов и средним содержанием золота в руде. Наибольшее количество запасов принадлежит Северной Америке (199 месторождений с общим числом золота в 35174,95 тонн). Азия, включая Российскую Федерацию (РФ), занимает третье место в данном рейтинге (87 месторождений с общими запасами в 22307,43 тонны). Наиболее богатые месторождения золота находятся в Африке, среднее содержание золота в которых на уровне 2,87 г/т.

Однако в последние годы в структуре мировых запасов золота произошли заметные изменения. За период с 2003 г. по 2013 г. на четверть уменьшились запасы активно эксплуатирующихся месторождений группы Витватерсранд в ЮАР. Эти месторождения разрабатываются уже на протяжении 130 лет, из их недр извлечено около 30% золота, добытого человечеством. Прирост запасов рудного района Витватерсранд обеспечивает лишь доразведка флангов и глубоких горизонтов действующих рудников, что не компенсирует погашения запасов при добыче. Значительно уменьшились запасы месторождений золото-полисульфидных джаспероидных руд в терригенно-карбонатных

толщах, за счёт интенсивной отработки месторождений этого типа в штате Невада (США). Так же стремительно сокращаются запасы россыпного золота.

Рисунок 1.2 - Мировые запасы золота по «действующим» месторождениям

С другой стороны, увеличиваются запасы золото-кварцево-сульфидных руд в углеродсодержащих песчано-сланцевых толщах. Запасы рассматриваемого типа в целом за 8-10 лет выросли примерно на 1700 т главным образом за счет доразведки двух месторождений-гигантов в России — Сухой Лог и Наталкинское. Значительно возросла роль золотосеребряных месторождений в вулканических поясах, прежде всего, благодаря открытию крупных объектов в Латинской Америке.

Огромное значение приобрели месторождения комплексных золотосодержащих руд меднопорфирового типа, с ними сегодня связано около 95% попутного золота в мире. За последнее десятилетие разведан целый ряд таких месторождений. В их числе такие гиганты, как Ую-Толгой в Монголии с ресурсами золота, превышающими 1400 т, Пеббл

на Аляске — 3336 т, Серро-Касале в Чили — более 965 т, группа месторождений Кейдиа в Австралии — 1030 т и другие.

Месторождения золота известны более чем в 110 странах мира, при этом более 70 % мировых запасов сосредоточено в недрах десяти стран, таких как: ЮАР, США, Россия, Канада, Индонезия, Австралия и других. Лидирующее положение среди стран — держателей запасов занимает США, на рисунке 1.3 представлен рейтинг стран по запасам общего количества золота месторождений находящихся в разработке или имеющих проектный статус. РФ находится на четвертой позиции, при этом имея достаточно высокий уровень запасов, даже по отношению к странам из тройки лидеров.

Индонезия (8) 105,6 млн. унц.

Папуа

Новая Гана (16) Гвинея (8) 122 1 109,9 млнмлн> ;нц.

унц' Мексика (33).

136,6 млн. унц. л _

' 147,5 млн. унц.

Австралия (56) Чили (15); 258,6 млн. унц.

Рисунок 1.3 - Страны с крупнейшими запасами золота «действующих» месторождений

Среди стран, имеющих запасы с наиболее богатыми рудами, можно так же выделить лидирующую мировую группу. Если принять среднее содержание золота в руде относительно пяти и более месторождений имеющихся в одной стране, то первое место с серьезным отрывом (6,04 г/т) принадлежит ЮАР, при этом с одинаковым количеством месторождений (33 шт.) РФ занимает пятую строчку рейтинга при среднем содержании 2,02 г/т (рисунок 1.4).

Папуа - Новая КиРгизия (6) Гвинея (8) 1,45 г/т 1,29 г/т

Эквадор (8) 1,54 г/т

Кот-д'Ивуар

(5) i

1,76 г/т

Гана (16) 1,94 г/т

Россия (33) 2,02 г/т

Рисунок 1.4 - Страны располагающие наиболее богатыми месторождениями

Наиболее крупные «действующие» месторождения по запасам золота в мире представлены на рисунке 1.5. Крупнейшем является североамериканский гигант Пеббел (3336,4 т) при этом имея самое низкое содержание золота (0,31 г/т), среди остальных крупных месторождений. Рентабельность данного производства вызвана комплексной добычей полезных ископаемых (золото, медь, молибден) по средствам переработке золотосодержащих руд меднопорфирового типа, упомянутых выше. В данный рейтинг входят два отечественных месторождения: Наталкинское и Олимпиада, имеющие запасы 2836 т и 2409 т соответственно, и обладающие достаточно высокими показателями содержания полезного ископаемого в руде (1,68 г/т и 3,22 г/т соответственно), для настоящего времени.

Рейтинг наиболее богатых руд «действующих» месторождений мира представлен на рисунке 1.6. Из десяти месторождений шесть расположены в ЮАР. Четвертую строчку занимает месторождение Двойное (17,47 г/т), находящееся в РФ.

Среди двух приведенных рейтингов на рисунках 1.5 и 1.6 следует выделить месторождение Мпоненг (ЮАР), являющееся одним из самых крупных (1581 т) и в тоже время, имеющее высокое содержание золота в руде (14,24 г/т).

Количество «действующих» месторождений относительно содержания золота в руде приведено на рисунке 1.7.

«

к а х

£у

ас ч

й

Й ч о

со

Л

о й с й го

ч <и ю ю <и

С

© Рч

и

<и

ю £

а

1-4

а

<и №

«

а

а «

ч О

©

| ^ и

^ а

С«

й и я

н о

£

а <и 2 £

т

л к

и га й & и ч

о

Рисунок 1.5 - Крупнейшие по запасам золота «действующие» месторождения мира

/т г/

,е деу

р

а т о л о з е и н

а

жа р

е

д

о С

30

25

20

15

10

о и

£ Й и а « <и И 2Й

< 2 ч РЧ о а а <и Й « 1-4 О а 2 £

а <и

а

5

0

Рисунок 1.6 - «Действующие» месторождения мира с высоким содержанием золота в

руде

Рисунок 1.7 - Распределение 580 месторождений по содержанию золота в руде

Большая часть разведанных запасов золота в РФ сосредоточена в золоторудных месторождениях (60 %), в комплексных сосредоточено 26 %. Остальная часть представлена россыпями (14 %), при этом их качество постепенно снижается.

Основная часть российских золотых месторождений находится в Сибири и Дальнем Востоке, их расположение по территории РФ представлено следующими районами:

> Восточная Сибирь - Енисейский, Бодайбинский, Приленский и Восточно-Забайкальский районы;

> Якутия - Алданский и Верхоянский районы;

> Районы Северо-Востока России;

> Приамурье;

> Территории Приморского края.

Основные «действующие» месторождения с запасами более 1 миллиона унций на территории РФ представлены в таблице 1.1. Из них в разработке находятся 20 месторождений, остальные 13 разведанных месторождений находятся на стадии проектирования или строительства предприятий по добыче золота.

Таблица 1.1 - Основные отечественные месторождения золота

№ Наименование В разработке Проект разработки Запасы, унций Содержание, г/т Количество руды1, млн. тонн

1 Наталкинское • 91179118 1,68 1693

2 Олимпиада • 77435009 3,22 748

3 Сухой Лог • 33000000 2,67 384

4 Благодатное • 20559841 2,26 283

5 Вернинское • 17273915 2,24 240

6 Маломыр • 9778079 0,82 371

7 Куранах • 7728314 1,57 154

8 Майское • 6961982 8,66 25

9 Панимба • 5815963 2,67 68

10 Албазино • 5558860 4,48 39

11 Чертово Корыто • 5451284 1,95 87

12 Тасеевское • 5097250 5,1 31

13 Пионер • 4489106 0,83 168

14 Титимухта • 3480795 3,14 34

15 Албын • 3464276 1,31 82

16 Варваринское • 3454627 0,87 124

17 Высокое, Оленка • 3026885 1,18 79

18 Россыпные2 • 2886132 0,71 127

19 Купол • 2647391 9,6 9

20 Березитовый • 2283446 1,55 46

21 Новоширокинское • 1915906 7,6 8

22 Покровский • 1507025 0,69 68

23 Токур • 1423277 1,14 39

24 Воронцовское • 1418972 2,78 16

25 Медвежий Западный • 1379700 1,83 23

26 Красный • 1368946 1,59 27

27 Двойное • 1318825 17,47 2

28 Биркачан • 1215362 2,57 15

29 Петропавловское • 1061812 0,99 33

30 Маминское • 1059987 1,91 17

31 Кедровка • 1019400 8,7 4

32 Многовершинное • 1004431 4,28 7

33 Бадран • 1000200 2,8 11

По добыче золота в мире РФ находится на третьем месте (237,8 тонн в год). Лидирующее место занимает Китай (рисунок 1.8), добывающий 437,3 тонны в год, при этом имея всего 5 месторождений в промышленной разработке на своей территории.

1 Общее количество руды, подлежащее переработке.

2 Ряд россыпных месторождений, разрабатываемых в Бодайбинском районе Иркутской области.

Остальные предприятия расположены на множествах месторождений других стран, этим и объяснятся высокий рейтинг добычи.

500

450

«

2 400 ю

ас 350

0

н„ 300 +

ой

1 250

£ 200

ЕТ

^ 150 о

^ 100

50 0

437,3

259,4

237,8

226,9

182,2

168,8

128,3

101,2

97,8

94,8

/ / & * / // ✓ 4

Г

Рисунок 1.8 - Крупнейшие золотодобывающие страны мира

Учитывая нынешний спрос и стоимость золота, РФ имеет неплохой потенциал, для дальнейшего развития золотодобывающей отрасли, и увеличения добычи при условии ввода в эксплуатацию проектируемых и строящихся объектов на уже разведанных месторождениях (таблица 1.1), а также оптимизации существующих производств.

В настоящее время очевидной тенденцией является разработка крупных месторождений бедной руды, с длительными сроками эксплуатации, что в значительной степени влияет на эксплуатационные расходы. Для достижения наилучшей экономики проекта, необходимо понимать влияние выбора какого либо цикла производства на текущие расходы и капитальные затраты.

Таким образом, в разделе 1.2 настоящей диссертации описаны современные технологические схемы рудоподготовки золотодобывающих предприятий, приведены примеры мировой практики по оптимизации отдельных циклов дробления/измельчения, позволяющие достигать экономического эффекта в первую очередь за счет снижения энергозатрат, повышения производительности или получения требуемой крупности продукта, питающего последующий обогатительный передел для лучшего извлечения.

1.2 Основные тенденции развития и оптимизация технологических схем

рудоподготовки золотоизвлекательных фабрик

Золотодобывающая промышленность объединяет в себе процессы, связанные с проведением геологоразведочных работ, разработкой месторождений и получением металла из руды. Не смотря на высокую стоимость данных процессов, добыча золота является достаточно выгодным капиталовложением. Последние 10-15 лет, как в РФ, так и за рубежом происходит увеличение производства, вследствие чего привлекаются значительные инвестиции не только для освоения новых месторождений, но и для реконструкции действующих предприятий, что характеризует экономический интерес к данной отросли и говорит о научно-техническом развитии в данном промышленном секторе. Таким образом, рассмотрение современных технических решений рудоподготовительного передела золотоизвлекательных фабрик, выполненное в данном разделе диссертации, позволяет определить тенденции развития техники и технологии дробильно-измельчительных схем. С целью использования приобретенного опыта в наиболее рациональном и надежном выборе проектных решений технологии рудоподготовки.

Информационные данные, для представляемого анализа, были получены из различных источников научно-технической литературы и проектно-технической документации. Исследование проводилось по отечественным и зарубежным эксплуатируемым золотоизвлекательным ^ц) фабрикам, а также по ряду медно-золотых (Cu-Au) обогатительных фабрик добывающих золото в качестве попутного компонента. Количество проанализированных объектов составило более ста единиц, при этом фиксировались следующие параметры технологических схем рудоподготовки:

^ Производительность (млн. тонн в год; т/ч на цикл);

> Тип схемы;

> Наличие склада дробленой руды (вид складируемой руды и размер склада);

> Типоразмер и количество оборудования;

^ Установленная мощность оборудования;

^ Крупность питания и продукта каждой стадии дробления/измельчения;

> Режимные параметры работы дробильного/измельчительного оборудования;

^ Прочностные свойства руды.

Учитывая количество проанализированных объектов, можно с достаточно высокой уверенностью констатировать о степени состояния различных типов технологических

схем рудоподготовки в мировой золотодобывающей отросли. На рисунке 1.9 представлены отдельные эксплуатируемые циклы схем цепи аппаратов рудоподготовки Аи и Си-Аи отечественных и зарубежных фабрик.

Таким образом, можно утверждать, что рудное полусамоизмельчение уверенно доминирует в качестве основного процесса рудоподготовки на золотоизвелекательных и медно-золотых обогатительных фабриках. Применение стандартного способа стадиального дробления и измельчение стальной средой, используется на фабриках, которые были введены в эксплуатацию более 30 лет назад. На более новых фабриках, запущенных в последние 15-20 лет, данный способ не применяется.

Областью устойчивых позиций и сферой применения стадиального дробления, являются предприятия, использующие кучное выщелачивание золота, где мелкодробленная руда, крупностью от 25 до 6 мм, укладывается в специальные штабеля, для выделения минерального сырья с последующей переработкой. В таком случае, в основном используются трехстадиальные схемы дробления.

Технология пресс-валкового дробления, в последнее время набирающая популярность в циклах рудоподготовки обогатительных фабрик цветной металлургии создавая конкуренцию полусамоизмельчению [5], используется на золотоизвлекательных фабриках в нескольких вариантах. Одни из самых распространенных это преддробление руды в инерционных валках высокого давления (ИВВД) перед процессом полусамоизмельчения, позволяющее повысить пропускную способность мельницы в первую очередь за счет снижения прочности перерабатываемой руды. Так же был отмечен вариант с додрабливанием гали в цикле полусамоизмельчения с помощью ИВВД. Вариант, где пресс-валки выступает обособленной стадией, перед шаровым измельчением встречается реже всего.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Таранов Вадим Александрович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аккерман Ю.Э. Методика определения дробимости руд и ее практическая реализация / Ю.Э. Аккерман, Н.Ф. Дунец // Совершенствование процессов рудоподготовки: Междуведомственный сборник научных трудов /1980. «Механобр» Л. 1980. С. 41-42.

2. Андреев Е Е. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению: учебник для вузов / Е Е. Андреев, О.Н. Тихонов. СПГГИ (ТУ). СПб, 2007. 440 с.

3. Андреев С.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С.Е. Андреев, В.А. Перов, В В. Зверевич. М.: Недра, 1980. 416 с.

4. Баранов В.Ф. Современная мировая практика в области рудоподготовки (зарубежный опыт) // Обогащение руд. №3/2004. СПб, 2004. С. 41-47.

5. Баранов В.Ф. Обзор мировых достижений и проектов рудоподготовки новейших зарубежных фабрик // Обогащение руд. № 1/2008. СПб. 2008. С. 3-12.

6. Баранов В.Ф. О мировой практике рудоподготовки медно-порфировых руд / В.Ф. Баранов, И.Ш. Сатаев. C. 3-8.

7. Барон Л.И. Дробимость горных пород /Ю.Г. Коняшин, В.М. Курбатов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 169 с.

8. Барон Л.И. Разрушаемость горных пород свободным ударом / Л.И. Барон, И. Е. Хмельковский. М.: «Наука», 1971. 203 с.

9. Газалеева Г.И. Рудоподготовка. Дробление, грохочение, обогащение / Г.И. Газалеева, Е.Ф. Цыпин, С.А. Червяков. Екатеринбург: ООО «УЦАО», 2014. 914 с.

10. ГОСТ 21153.1-75 «Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову».

11. ГОСТ 21153.2-84 «Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии».

12. Казеннов М.Н. Методы лабораторных исследований и оценки измельчаемости руд для определения производительности промышленных барабанных мельниц. М.: Цветметинформация, 1967. 64 с.

13. Линч А. Дж. Циклы дробления и измельчения. Моделирование, оптимизация, проектирование и управление: Пер. с англ. М.: Недра, 1981. 343 с.

14. Николаева Н. В. Исследование прочностных свойств руды при проектировании циклов рудоподготовки / Н.В. Николаев, В.А. Таранов, А.В. Афанасова // Горный журнал. Научно-технический журнал. №12/2015. М., 2015. С.254-262.

15. Николаева Н.В. Систематизация прочностных свойств руды для обоснования рациональных параметров процесса измельчения / Н.В. Николаева, В.А. Таранов // Научно-технический

журнал Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). №19 (специальный выпуск) 2015 г. - с. 254-262

16. Разумов К.А. Проектирование обогатительных фабрик. Учебник для вузов / К.А. Разумов,

B.А. Перов. М.: Недра, 1982. 518 с.

17. Ржевский В.В. Основы физики горных пород: Учебник для вузов. 4-ое изд., М.: Недра, 1984. 359 с.

18. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985. 285 с.

19. Сырьевая база и мировой рынок золота: информ.-аналит. журн. // Золото и технологии. №1 (23) / М. 2014. С. 16-20.

20. Танайно А.С. О классификации полускальных и скальных горных пород по показателям прочности // Вестник Кузбасского государственного технического университета №2/ 2008.

C. 7-13.

21. Таранов В.А. Обзор программ по моделированию и расчету технологических схем рудоподготовки / В.А. Таранов, В.Ф. Баранов, Т.Н. Александрова // Обогащение руд. №5 / 2013 СПб, 2013. С. 3-7.

22. Таранов В.А. Оценка прочностных свойств руды как фактор повышения эффективности процесса измельчения. / В.А. Таранов, Т.Н. Александрова // Научно-технический журнал Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). №4 / 2015. С. 119-123.

23. Таранов В.А. Компьютерные программы для моделирования и оптимизации технологических схем рудоподготовки. / В.А. Таранов, Т.Н. Александрова // Материалы 10 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 18-22 ноября 2013 г. - М: ИПКОН РАН, - с. 450-452.

24. Тихонов О.Н. Об одном обобщении уравнения кинетики измельчения Загустина // Цветная металлургия. №1/1978. М., 1978. С. 3-7.

25. Тихонов О.Н. Об уравнениях кинетики измельчения руд, содержащих минералы различной прочности // Цветная металлургия. №4/1979. М., 1979. С. 3-7.

26. Шинкоренко С.Ф. Технология измельчения руд черных металлов. - М.: Недра. - 1982. 211 с.

27. Ястребов К.Л. Рудное самоизмельчение (AG): монография. - Иркутск: ИрГТУ. - 2013. 348 с.

28. Яшин В.П. Теория и практика самоизмельчения / В.П. Яшин, А.В. Бортников. М.: Недра, 1978. 229 с.

29. About the SMC test. SMC Testing (www.smctesting.com).

30. Alberto Di Renzo. Comparison of contact-force models for the simulation of collisions in DEM-based granular flow codes / Alberto Di Renzo, Francesco Paolo Di Maio // Chemical Engineering Science. 2004. №59. P. 525-541.

31. An addition to reporting A and b values - The SAG Circuit Specific Energy (SCSE). SMC Testing.

32. Austin L.G. Some results on description of size-reduction as a rate process in various mills / Austin L.G., Shoji K., Bhatia V.K., Jindal V., Savage K., Klimpel R.R. // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 1976. Vol.15. No.1. P. 187-196.

33. Austin L.G. Preliminary results on the modeling of autogenous grinding, in RV Ramani / Austin L.G., Weymont N.P., Prisbrey K.A., Hoover M. // Proceedings of the fourteenth international symposium on the application of computers and mathematics in the mineral industry. University Park. USA. PA, 1977. P. 207-226.

34. Austin L.G. A comparison of the Bond method for sizing wet tumbling mills with a size-mass balance simulation model / Austin L.G., Brame K. // Powder Technology. 1983. P. 261-274.

35. Austin L.G. An improved simulation model for semi-autogenous grinding / Austin L.G., Barahona C.A., Weymont N. P., Suryanarayanan K. // Powder Technology. 1986. Vol.47. No.3. P. 265-283.

36. Austin L.G. A general model for semi-autogenous and autogenous milling / Austin L.G., Menacho J.M., Pearcy F.A. // Proceedings of the Twentieth International Symposium on the Application of Computers and Mathematics in the Mineral Industries: Metallurgy. Johannesburg, 1987. Vol.2. P.107-126.

37. Banini G. An integrated description of rock breakage in comminution machines. University of Queensland. Australia. 2002. 244 p.

38. Bond F.C. Crushing tests by pressure and impact // Trans SME/AIME. 1946. №169. P. 58-66.

39. Bond F.C. The third theory of comminution // Trans SME/AIME. 1952. №193. P. 484-494.

40. Bond F.C. Crushing and grinding calculations Part I and II // British Chem Eng. 1961. №6(6) P. 378-385.

41. Bond F.C. Crushing and grinding calculations // Allis Chalmers Publications. 1961. №07R9235B.

42. Bond F. C. Metal Wear in Crushing and Grinding // Allis-Chalmers Publication. Dec 1963. № 07P1701.

43. Broadbent S.R. A matrix representation of breakage / Broadbent S.R., Callcott T.G. // J Int Fuel. 1956. №29. P. 528-539.

44. Bwalya B.W. The use of discrete element method and fracture mechanics to improve grinding rate predictions / Bwalya B.W., Moys M.H., Hinde A.L. // Minerals Engng. 2001. №14 (6). P. 565-573.

45. Cleary P.W. Predicting charge motion power draw, segregation and wear in ball mill using discrete element methods // Minerals Eng. 1998. №11. P. 1061-1080.

46. Cleary P.W. Modelling comminution devices using DEM. Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomechan. 2001.P. 83-105.

47. Daniel M.J. Particle Bed Compression Comminution using a Piston-die to Predict the Performance of a HPGR. JKMRC. Australia. Brisbane, 2003. P. 67-83.

48. Datta A., Mishra B.K., Rajamani R.K. Analysis of power draw in ball mills by discrete element method / Datta A., Mishra B.K., Rajamani R.K.// Can. Metall. 1999. P. 133-140.

49. Delboni H. A load-interactive model of autogenous and semi-autogenous mills. University of Queensland. 1999.

50. Djordjevic N. Determination of lifter design, speed and filling effects in AG mills by 3D DEM / Djordjevic N., Shi F.N., Morrison R.D. // Minerals Eng. 2004. №17 (11-12). P. 1135-1142.

51. Djordjevic N. Influence of charge size distribution on net-power draw of tumbling mill based on DEM modeling //Minerals Eng. 2005. №18(3). P. 375-378.

52. Dobby G. Advances in SAG Circuit Design and Simulation Applied to the Mine Block Model / Dobby G., Bennett C., Kosick G. // Proceedings of the Conference on International Autogenous and Semi-autogenous Grinding Technology. British Columbia. Vancouver, 2001. Vol.4. P. 244263.

53. Epstein B. The logaritmico-normal distributions in breakage of solids. Ind. Eng. Chem. 40 .1948. P. 2289-2291.

54. Herbst J.A. The zero order production of fines in comminution and its application in simulation. / Herbst JA., Fuerstenau D.W. // Trans SME /AIME. 1968. Vol.241. P.531-549.

55. Inoue T. Analysis of grinding actions of ball mills by discrete element method / Inoue T., Okaya K. // Proc. XIX Int. Min. Proc. Cong. 1995. P. 191-196.

56. JKSimMet steady state mineral processing simulator: User Manual Version 6. JKTech - JKMRC Commercial Division. Australia. 2012. 447 p.

57. Kavetsky A. Scale up relations for industrial ball mills / Kavetsky A., Whiten W.J. // Proceedings AusIMM. 1982. №282. P. 47-55.

58. Kelsall D.F. The study of grinding processes by dynamic modelling. / Kelsall D.F., Reid K.J., Stewart P.S.B. // Elec. Eng. Trans Inst. Eng. 1969. Vol. EE5 (1). P. 155-169.

59. Leung K. An energy based, ore specific model for autogenous and semi-autogenous grinding mills. University of Queensland. Australia. 1987.

60. Loveday B.K. An analysis of comminution kinetics in terms of size distribution parameters // Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 1967. Vol. 68. No.3. P. 111-131.

61. Loveday B.K. Rock abrasion in autogenous milling / Loveday B.K., Naidoo D. //Minerals Engineering. 1997. Vol.10. No.6. P. 603-612.

62. Lynch A.J. The characterization of hydrocyclones and their application as control units in comminution circuits // AMIRA Progress Report Brisbane. 1965. №6.

63. Lynch A.J. Digital computer simulation of comminution systems / Lynch A.J., Rao T.C. // Proc. 8th Comm. Min. Metall. Congr. 1965. Vol. 6. P. 597-606.

64. MacPherson A.R. Autogenous Grinding from Test Work to Purchase of Commercial Unit / MacPherson A.R., Turner R.R. // Mineral Processing Plant Design / AIME. New York.1978. P. 279-305.

65. McPherson A.R. Case Histories of Using Small-Scale Tests to Design SAG Mill Circuits / McPherson A.R, Knight, Doug A., Medina V.G. // Proceedings of the Conference on International Autogenous and Semi-autogenous Grinding Technology SAG Conference. University of British Columbia. Vancouver, 1989. P. 261-297.

66. Mishra B.K. The discrete element method for the simulation of ball mills / Mishra B.K., Rajamani R.J. // App. Math. Modelling. 1992. P. 598-604.

67. Mishra B.K. Simulation of charge motion in ball mills / Mishra B.K., Rajamani R.K. // Part 1: Experimental verifications.1994. P. 171-186.

68. Mishra B.K. A review of computer simulation of tumbling mills by the discrete element method: part I - contact mechanics // International Journal of Mineral Processing. 2003. №71. P. 73-93.

69. Morrell S. Ore charge, ball load and material flow effects on an energy based SAG mill model / Morrell S., Morrisson R.D. // SAG Conference. University of British Columbia. Vancouver, 1989. P. 69-82.

70. Morrell S. The prediction of power draw in comminution machines / Morrell S., Napier-Munn T.J., Andersen J. Comminution - Theory and Practice. Ed.: Kawatra K. SME. 1992. P. 235-247.

71. Morrell S. The prediction of power draw in wet tumbling mills. University of Queensland. Ph.D. Thesis. 1993. 243 p.

72. Morrell S. Modelling and simulation of large diameter autogenous and semi-autogenous mills / Morrell S., Finch W.M., Kojovic T., Delboni H. // 8th European Symposium Comminution. Sweden. Stockholm, 1994. Vol.1. P. 332-343.

73. Morrell S. Powerdraw Draw of Grinding Mills - Its Measurement and Prediction. Fifth Mill Operators Conference. Australia. Olympic Dam, 1994. P. 109-114.

74. Morrell S. AG and SAG Mill Circuit Selection and Design by Simulation / Morrell S., R.D. Morrison //Second international conference on: Autogenous and Semiautogenous Grinding Technology. Canada. Vancouver, 1996. P. 769-790.

75. Morrell S. Slurry discharge capacity of autogenous and semi-autogenous mills and the effect of grate design / Morrell S., Stephenson I. // International Journal of Mineral Processing, Vol. 46. No.1-2. P. 53-72.

76. Morrell S. Developments in AG/SAG mill modelling /Morrell S., W. Valery, G. Banini, S. Latchireddi // Mining and mineral process engineering university of britidh Columbia. Canada. Vancouver, 2001. Chapter IV. P. 71-84.

77. Morrell S. A new autogenous and semi-autogenous mill model for scale-up, design and optimization // Minerals Engineering. 2004. №17. P. 437-445.

78. Morrell S. An alternative energy-size relationship to that proposed by Bond for the design and optimisation of grinding circuits // International Journal of Mineral Processing. 2004. № 74. P. 133-141.

79. Morrell S. Predicting the Specific Energy of Autogenous and Semi-autogenous Mills from Small Diameter Drill Core Samples // International Journal of Mineral Processing. 2004. Vol 17/3. P. 447-451.

80. Morrell S. Predicting the Overall Specific Energy Requirements of AG/SAG, Ball Mill and HPGR Circuits on the Basis of Small-Scale Laboratory Ore Characterisation Tests. Proceedings Procemin Conference. Chile. Santiago, 2008. P. 121-133.

81. Morrison R. D. Using dem to model ore breakage within a pilot scale sag mill / Morrison R. D., Cleary P.W. // Minerals Engineering. 2004. №17. P. 1117-1124.

82. Napier-Munn T.J. Mineral Comminution Circuits: Their Operation and Optimisation/ Napier-Munn T.J., Morrell S., Morrisson R.D., Kojovic T. JKMRC. 2005. 413 p.

83. Narayanan S.S. Breakage characteristics of ore for ball mill modelling / Narayan S.S., Whiten W.J. // Proceedings AuslMM. 1983. №286. P. 31-39.

84. Narayanan S.S. Development of a laboratory single particle breakage technique and its application to ball mill modelling and scale-up. University of Queensland. Australia. 1985. 466 p.

85. Narayanan S.S. Determination of comminution characteristics from singleparticle breakage tests and its application to ball-mill scale-up / Narayanan S.S., Whiten W.J. // Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy Section C-Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 1988. Vol. 97. P. 115-124.

86. Patzelt N. High-Pressure Grinding Rolls for Gold Copper Applications / Patzelt N., Klymowsky R., Knecht J., Burchardt E. // Advances in comminution. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. 2006. P. 51-67.

87. Rajamani R.K. Dynamics of ball and rock charge in SAG Mills / Rajamani R.K., Mishra B.K. // SAG Conference. Canada. Vancouver, 1996. P. 700-712.

88. Shi F. Investigation of a model for impact breakage incorporating particle size effect / Shi F., Kojovic. T.// AMIRA / Project P9N. Mineral Processing. 2005. P. 45-53.

89. Shi F. Deveiopment of a new breakage characterisation device / Shi F., Kojovic T., Larbi-Bram S., Manlapig E. // AMIRA / Project P9N. Mineral Processing. 2006. P. 55-66.

90. Shi F. Validation of a model for impact breakage incorporating particle size effect / Shi F., Kojovic // International Journal of Mineral Processing. 2007. Vol.82. No.3. P. 156-163.

91. Stanley G.G. Mechanisms in the autogenous mill and their mathematical representation // Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 1974. Vol. 75. No. 4. P. 77-98.

92. Starkey J. Application of the minnovex SAG power index at five Canadian SAG plants / Starkey J., Dobby G. // SAG Conference. Canada.Vancouver, 1996. P. 345-360.

93. Starkey J. Accurate, economical grinding circuit design using SPI and Bond // Proceedings of the 22nd IMPC. South Africa. Cape Town, 2003. P. 270-279.

94. Starkey J.H. SAGDesign Testing Review - Case Studies / Starkey J.H., Meadows D., Thompson P., Senchenko A. // Proceedings of XXIV International Mineral Processing Congress. Beijing, 2008. Vol. 1. P. 554-563.

95. Valery W. A model for dynamic and steady-state simulation of autogenous and semi-autogenous mills. PhD thesis. University of Queensland. St. Lucia, 1997. 373 p.

96. Vogel L. Breakage behaviour of diffefent materials-construction of a mastercurve for the breakage probability / Vogel L., Peukert W. // Powder Technology. 2003. P. 101-110.

97. Vogel L. From single particle impact behaviour to modelling of impact mills / Vogel L., Peukert W. // Chemical Engineering Science. 2005. P. 5164-5176.

98. Whiten W.J. A matrix theory of comminution machines. / W.J. Whiten // Chem. Eng. 1974. Vol. 29. P. 588-599.

99. Whiten W.J. Ball mill simulation using small calculators //Proc. Australas. Inst. Min. Metall. 1976. №258. P. 47-53.

100. Whiten W.J. Models and control techniques for crushing plants // Control. 1984. №84. P 217225.

101. Потоковый график - Золото. [Электронный ресурс]. URL: http://ru.investing.com/commodities/gold-streaming-chart (дата обращения: 20.10.2015).