Управление качеством руд — это реальность

Федоров Ю.О., Щеглов И.Н., Жуков Г.И., ОАО Иргиредмет
Золотодобыча, №188, Июль, 2014

С чего начинается обогащение руд? Для большинства ответ простой — с обогатительной фабрики. Но именно это сложившееся понятие нередко приводит к низкой рентабельности горнодобывающих предприятий. При таком подходе присутствуют противоречие и антагонизм между рудником и фабрикой. Из-за несовершенства опробования рудник отгружает на фабрику или на рудные склады руду, качество которой оценивается приближенно. Иными словами: рудник не знает, что везет, а фабрика не знает, какую руду принимает. Из-за этого в низких технологических и экономических показателях (в частности — неотходе среднего содержания) фабрика обвиняет рудник, а рудник — фабрику.

Такая ситуация характерна для большинства горнодобывающих предприятий, в которых отсутствует система управления качеством руд (СУКР), главная задача которой — повышение и стабилизация качества добываемых и перерабатываемых руд.

Система управления качеством руд (СУКР) активно разрабатывалась в СССР учеными и инженерами не только ведущих отраслевых технологических и технических институтов (ВИМС, ВНИИХТ, МЕХАНОБР, ВНИИТФА, Иргиредмет и др.), но и непосредственно геологами и геофизиками на предприятиях (например, Кавалеровский ГОК в Приморском крае).

Система СУКР включала в себя следующие основные процессы и технологии:

- оперативное опробование горных выработок с помощью переносных приборов (рентгенорадиометрических анализаторов);

- оперативное опробование крупных порций руды и крупнопорционную сортировку руд (КПС) в автосамосвалах, вагонетках, думкарах, (в перспективе — в ковшах экскаваторов и автопогрузчиков) на основе рудоконтролирующих станций (РКС);

- оперативный контроль и опробование руд в потоке (например, на конвейерных лентах сразу же после крупного дробления) рудоконтролирующими станциями с возможностью сортировки руды мелкими порциями;

- покусковую сепарацию (КС) крупных классов руды (+20 мм) радиометрическими методами на специальных радиометрических сепараторах;

- мелкопорционную сортировку руды (МПС) крупностью минус 20+5 мм (или минус 30+5 мм) на сепараторах.

Таким образом, в основе СУКР лежит оперативное опробование или определение вещественного состава руды рентгенофлуоресцентным методом (РФМ), который позволяет реализовать три активных процесса:

- крупнопорционную сортировку;

- кусковую сепарацию;

- мелкопорционную сортировку руды.

Многим специалистам и руководителям предприятий известна кусковая сепарация. Журнал «Золотодобыча» с 1990-х годов многократно освещал технологию и оборудование для рентгенорадиометрической сепарации (РРС), наиболее универсальную и эффективную среди других радиометрических методов кусковой сепарации. Именно эта технология составляет ядро системы СУКР. Но большие возможности представляют также крупнопорционная и мелкопорционная сортировка руды.

Принципиально мелкопорционная сортировка может осуществляться рентгенорадиометрическими сепараторами, которые могут работать в режиме сортировки мелких порций материала крупностью в диапазоне 5–30 мм. Поэтому и аппаратно и конструктивно все режимы сортировки близки между собой, отличия проявляются только при решении отдельных задач.

Как наиболее важное и первичное звено, в системе СУКР следует выделить крупнопорционную сортировку (КПС). При всей простоте реализации сортировки руд крупными порциями (особенно в автосамосвалах) КПС обладает целым рядом экономических и технологических преимуществ. Это, прежде всего, высокая производительность и возможность управления рудопотоком прямо «с колес». Контроль качества руды в автосамосвалах на рудоконтролирующей станции сразу же способен разделять руду на несколько сортов (например, «порода», «забаланс», «бедная», «товарная» или «богатая»), направляя автосамосвалы по соответствующему маршруту: или в отвалы породы бедных и забалансовых руд, или на формирование рудных складов по сортам руды, или прямо на обогатительную фабрику.

Таким образом, функционально обогащение руд и разделение руд на сорта можно и нужно начинать с автосамосвальных рудоконтролирующих станций (РКС-А), продолжать — на мелкопорционных и покусковых сепараторах, а завершать на ЗИФ или ОФ!

Общий состав и структура

РКС-А изображены на рис. 1, где наглядно показано два принципа измерения поверхностного слоя руды в автосамосвалах:

 - сканирующий вариант (измерительный модуль двигается вдоль оси движения автосамосвала на заданной высоте или по огибающей траектории);

- локальный вариант (измерительный модуль двигается «вперед-назад», «вверх-вниз» и в определенных местах на заданной высоте от руды производит измерение и передвигается на новое место; движение модуля осуществляет оператор, который выбирает наиболее подходящие места для достоверных и объективных измерений, исключая негабариты).

В основе работы РКС-А заложен рентгено-флуоресцентный метод определения вещественного состава с использованием в качестве источника первичного излучения рентгеновского излучателя с рентгеновской трубкой прострельного типа (без охлаждения). В качестве детекторов используются современные полупроводниковые устройства с высоким энергетическим разрешением.

Условия эксплуатации РКС-А:

- температура окружающей среды — от минус 50 до +40° С;

- относительная влажность воздуха и атмосферное давление не критичны и допускают изменения в естественных пределах.

Установка РКС-А включает следующие основные узлы и блоки:

- модуль измерительный рентгеновский (МИР);

- пульт оператора (компьютер);

- светофор указания маршрута;

- система видеонаблюдения;

- стабилизатор электропитания;

- передвижная координатная система (механическое устройство);

- устройство регулирования температуры (термосборка);

- комплект ЗИП;

- эксплуатационная документация.

РКС-А размещается в специальном помещении, которое состоит из двух частей: операторская

(2-й этаж) и отсек для самосвала

(1-й этаж, измерительный бокс), (см. фото 1, 2).

Работает РКС следующим образом. По разрешающему сигналу светофора автосамосвал заезжает в измерительный бокс. Оператор через прозрачное окно в полу операторской или систему видеонаблюдения видит качество засыпки руды в кузове автосамосвала и определяет наиболее выгодные места для измерений. Затем специальными кнопками управления передвигает измерительный модуль МИР к месту измерения или сканирует поверхность руды по оси самосвала или по одному из бортов самосвала. Скорость сканирования (движение датчика по оси x) регулируется оператором или автоматически (например, 0,05– 0,10 м/сек). Положение датчика относительно поверхности руды в самосвале дополнительно контролируется по видеодатчикам на мониторе системы видеонаблюдения. Обычно оптимальное расстояние для многих элементов составляет в пределах 30–50 см. Это расстояние поддерживается или оператором, или автоматически по ультразвуковым датчикам координатной системы. В более развитых системах оператор может сканировать вдоль другого борта кузова по наиболее раскрытой рудной части (исключая из измерений большие куски и негабариты). Операция опробования автосамосвалов может выполняться и в полностью автоматическом режиме, но такие РКС в промышленном варианте не испытывались.

Полный цикл сканирования и перемещения датчиков составляет не более 2–3 минут. За время сканирования РКС набирает и обрабатывает информацию от каждой измеренной полосы руды или каждого измеренного места (пятна) в автосамосвале. Ширина полосы задается временем одиночного цикла измерения (обычно 0,05–0,1сек) и составляет 10–20 см. Также и в локальном варианте, исходя из неоднородности (контрастности) измерений, оператор выбирает количество пятен установки измерительного модуля и задает время измерения одного пятна (5–10 сек.). Такой алгоритм опробования позволяет иметь не только общее среднее содержание определяемого элемента, но и его распределение в поверхностном слое самосвала — интервал содержаний от минимума до максимума. Чем больше размах колебаний, тем более контрастная руда по качеству засыпана в автосамосвалы.

Отсюда результирующий итог измерений может быть выбран как по усредненному значению, так и с учетом изменчивости руды. Например, если 10–30 % измерений соответствуют богатой руде, то автосамосвалу присваивается ранг более высокого содержания, чем по усредненному значению. Дополнительно на экране монитора оператора появится картина распределения металла в кузове самосвала.

Оператором (или автоматически) включается сигнал светофора, управляющий маршрутом автосамосвала, — или на соответствующие склады, или на фабрику.

Данные измерений по каждому автосамосвалу записываются и хранятся в памяти пульта оператора.

Основным алгоритмом оценки содержаний элементов (Сi) в рентгено-флуоресцентных сепараторах является способ спектральных отношений, при котором

Ci=f(Pi),

где Pi — аналитический параметр спектральных отношений:

Pi = kiNi / kjNj,

где Ni, Nj — интенсивность измеряемых излучений в выбранных аналитических областях, соответствующих ХРИ (характеристическое рентгеновское излучение) основного, сопутствующих или мешающих элементов, и рассеянному излучению.

Аналитический параметр Pi выбирается на стадии экспериментальных методических работ с учетом вещественного состава руды и геометрии измерений.

Затем выбирается система и вид регрессионных уравнений связи аналитического параметра Pi с содержанием определяемого элемента Ci. Эти процедуры производятся по специальным градуировочным моделям с известным содержанием Ci в заданном аналитическом интервале.

Программно-методическое обеспечение РКС-А позволяет поддерживать автоматический и ручной (с помощью оператора) режимы работы станции, градуировку, диагностику состояния, накопление и статическую обработку информации. Пульт оператора имеет стандартный набор внешних интерфейсных портов с возможностью интегрирования РКС-А в систему АСУТП предприятия и интернет.

Как правило, установку РКС-А совмещают с «весовой», что позволяет иметь полную информацию о качестве руды и количестве металла в ней, передвижении каждого автосамосвала, а также работе каждого водителя.

Естественно, можно сомневаться в качестве опробования автосамосвалов, но исследованиями многих советских и российских ученых, специалистов горнодобывающих предприятий доказаны возможность, объективность и достоверность опробования на рудоконтролирующих станциях, соответствие данных по поверхности объемному содержанию анализируемых элементов. Например, качество и соответствие данных РКС содержанию золота в автосамосвалах на Кокпатасском месторождении (Навоийский ГОК, Узбекистан) проверялось и контролировалось на основании данных опробования множества (более 2-х тысяч) автосамосвалов путем прямого отбора из них проб на пробирный анализ.

Особые возможности открывает крупнопорционная сортировка (КПС) в сочетании с технологией кусковой сепарации (КС). На рис. 2 приведена, как вариант или пример, технологическая схема переработки и предварительного обогащения руды золотосодержащего месторождения с большой годовой производительностью (миллионы тонн/год) с условным средним содержанием золота около 1,5 г/т.

За счет автосамосвальной рудоконтролирующей станции (или технологии крупнопроционной сортировки) общий поток автосамосвалов из карьера можно перераспределить и направить на РРС (или КС) только забалансовую и бедную (или только бедную) руду, пустую породу — в отвал и богатую руду — на ЗИФ. То есть, предварительное обогащение начинается с крупнопорционной сортировки, что позволяет резко сократить капитальные затраты и объемы переработки руды на РРС и сделать реальностью строительство комплекса РРС и работу технологии предварительного обогащения в целом.

В задачи Технологического центра РРС ОАО «Иргиредмет» входит не только развитие технологий предварительного обогащения руд на основе РРС, но также крупно- и мелкопорционной сепарации (КПС и МПС). Для эффективной реализации последних важное значение имеют вопросы организации горно-добычных работ и рудоподготовки. Сортировка всецело базируется на контрастности руды, то есть сохранения неоднородности руды в крупных и мелких порциях. Все эти вопросы находят отражение в технологических исследованиях и технических предложениях ОАО «Иргиредмет».

Технологический  центр РРС Иргиредмета готов принимать заказы от предприятий на разработку технологий и Технологических регламентов предварительного обогащения руд в комплексе с КПС и МПС, по результатам работы выполнить проектирование и реализовать проект со сдачей технологии «под ключ». Для проведения таких работ Иргиредмет обладает необходимым оборудованием (см. фото), в том числе имеется лабораторный сепаратор СРФ1-150, два опытно-промышленных сепаратора СРФ1-150-3П и СРФ2-30, промышленный сепаратор СРФ3-150, способные реализовать режимы КС и МПС в диапазоне крупности от 50 до 150 мм. Кроме того, для опробования разных материалов без пробоподготовки имеется комплект переносного рентгеновского комплекса ПРК. 


-0+0
Просмотров статьи: 13631, комментариев: 23       

Комментарии, отзывы, предложения

Gen&Kap, 16.08.14 19:56:53

Что то новое? Советские геологи активно использовали в полевых условиях только магнитометры, радиометры, облучатели типа "Шеелит",бериллометры и проч. Сегодня массовым спросом пользуются на поисках золота металлодетекторы, но их писк никак не говорит о наличии содержания в гт.

В этих условиях конфликты рудника и фабрики неизбежны. Не проще ли снабдить полевого геолога портативным анализатором, доступным по цене и эффективным по определению широкого спектра элементов? Тогда повысится качество месторождений с бедными,но крупнотоннажными рудами, пропускаемых при визуальных поисках.

Могут ли авторы добавить к рекомендуемым рентгеновским комплексам ПРК сведения о цене, пороге чувствительности,тактико-техничес

СНС, 18.08.14 05:25:56

Чугунову Ю.Д. Мне тоже знакомы случаи, когда в пределах оконтуренных блоков встречается до 50% пустой породы. Бывало, когда целый блок вскрывали, а золота было «кот наплакал». Я тоже думаю, что лучше было бы оставить пустую породу в недрах, чем вытаскивать ее поверхность, перемешивая с рудой, а потом сортировать.

Однако, горняки, как правило, не хотят заниматься эксплуатационной разведкой. Она им всегда мешает, так как снижает производительность добычи тонн и кубов. Даже простейшее опробование буровзрывных скважин на карьерах где вы в России видели? Бурят все подряд, взрывают и везут на фабрику разубоженную в 2-3 раза руду.

Но горняки, по своему, правы, когда говорят: вы господа-геологи сидели на объекте 10 лет, бурили, опробовали, считали, защищали запасы, так не мешайте теперь работать.

Как сказал 111111: «какое это к чёрту месторождение, если никто не знает, где находится рудное тело, и какие содержания? Гнать надо таких геологов, и маркшейдеров».

Кроме того, при современной высокопроизводительной технике пробщику с зубилом и кувалдой в забое делать нечего. А волшебные приборы, которые могут отличить руду от породы, пока существуют только в мечтах: подошел и увидел, какое содержание здесь в забое и еще через 1-2-5 метров впереди… Надо бы повысить достоверность детальной разведки, чтобы в контурах отработки не было пустых блоков, но это другая тема.

В настоящее время горняки неизбежно добывают и будут добывать разубоженную руду. Конечно, считать надо, что выгоднее: сортировать руду в недрах или уже добытую.

Б.Кавчик, 30.08.14 11:09:01

Геологическими методами управления качеством руды (руды) песков в Иргиредмете в советское время занималась лаборатория «Рудничной и приисковой геологии». По нашему опыту я могу сказать, что на любом месторождении содержание золота в добываемой руде (песках) можно повысить. Контуры рудных тел при детальной разведке определяются с высокой погрешностью, из-за этого в контурах всегда есть пустые или некондиционные породы. Если исключить их из отработки, то содержание в добываемой руде повышается. (О сортировке руды в недрах здесь уже говорилось.)

Однако эксплуатационная разведка требует знаний, денег и усилий. В российской практике проще руду добыть с разубоживанием, потом отсортировать с помощью РРС. При современном низком качестве разведки, сортировка руды особенно полезное мероприятие.

Инженер, 16.10.14 06:49:33 — Б.Кавчик, 30 августа 2014

Насчет того, что проще разубоженную руду добыть, а потом отсортировать, так это на словах проще. Вы можете привести реальные примеры работы РРС на золоте?

Я слышал про Ветренское в Магаданской области, о котором говорят, как о примере, где они установлены. Действительно, сепараторы там стоят. Но где обещанное увеличение добычи золота? Как добывали там без сепараторов полтонны, так и добывают.

Так что рудничную геологию сбрасывать со счета не стоит. Уточнить контуры и исключить разубоживание не так уж сложно. При этом на горных работах большая экономия.

Gen&Kap, 16.10.14 07:21:05 — Авторам

Для поисковиков нужны портативные полевые анализаторы. Обратила на себя внимание Ваша последняя фраза:"для опробования разных материалов без пробоподготовки имеется комплект переносного рентгеновского комплекса ПРК".Просим выслать на gennady.kaplenkov@gmail.com его тактико-технические данные.

Инженер, 16.10.14 09:07:02 — Gen&Kap, 16 октября 2014

Портативные приборы, о которых вы пишите работают на том же принципе, что и РРС. Если вы разберетесь с принципом, то не надо будет объяснять причину, почему они не подходят для золота.

Здесь разговор не о поисках месторождений, а о добычных работах. Чтобы поднять содержание в добываемой руде нужна качественная опережающая эксплуатационная разведка. Когда ее начнут делать, вот тогда содержание в руде повысится.

Журавлев, 21.10.14 06:38:05 — Авторам

При сепарации происходит разделение руды на 2 или 3 сорта. Реально на выходе получается 2 или 3 кучи визуально одинакового щебня. Теоретически в этих кучах должно быть существенно разное содержание золота: в одной высокое, в других пониже или совсем низкое. А как это можно проверить?

Предлагаете ли вы какую-нибудь методику отбора, обработки и анализа проб из получаемых навалов с целью контроля качества сортировки?

Иванов С., 28.10.14 12:25:07

Мне тоже интересен контроль сортировки. Сепаратор определяет содержание золота по каким-то косвенным признакам, фактически по отраженному с поверхности куска сигналу. Но косвенные признаки могут со временем измениться, тогда как быть?

Контрольный метод определения содержания в продуктах сортировки необходим. Без этого неясно насколько эффективно идет разделение? Можно по ошибке руду отправить в отвал.

В статье написано: Например, качество и соответствие данных РКС содержанию золота в автосамосвалах на Кокпатасском месторождении (Навоийский ГОК, Узбекистан) проверялось и контролировалось на основании данных опробования множества (более 2-х тысяч) автосамосвалов путем прямого отбора из них проб на пробирный анализ. Это правильно было сделано.

А какой метод предлагают авторы сейчас? Тоже отбор проб из самосвалов и пробирный анализ?

Практик, 26.11.14 09:20:54

Похоже, что авторы ничего для контроля не предлагают. Обещают повышение содержания в руде, возьмут деньги, привезут оборудование, запустят свою трещетку и уедут. А потом трава не расти.

Рационализатор, 09.03.15 11:08:55

Сложный процесс: сначала породу взорвать, вывезти на дробилку, раздробить в кусочки, а потом отдельные кусочки сортировать. Это сколько сортировочных машин надо?

Не лучше-ли в карьере пробурить скважины, опробовать, построить реальный контур и оставить пустую породу в недрах? Экономия будет ого-го!

Петров, 19.03.15 00:33:27 — Рационализатор, 9 марта 2015

Ваше предложение уже было написано и обсуждалось выше. Читать надо. Рационализатор должен смотреть, что уже сделано, проводить патентный поиск.

Рационализатор, 21.03.15 10:02:25 — Петров, 19 марта 2015

Вы ошибаетесь. Патентный поиск должен проводить изобретатель, чтобы получить патент, а рационализатор никому ничего не должен, так как работает на конкретное предприятие и получает только от предприятия. Вот я и предложил вместо рентгеновской сепарации геологическую сепарацию с помощью опробования скважин.

Данила, 21.03.15 20:23:43 — Рационализатор

Вы про селективную выемку? Если я не ошибаюсь, то она (селективная выемка) более затратна чем брать все чохом.

Во многих случаях проще поднять все на поверхность и уже потом делить.

Журавлев, 22.03.15 13:07:58 — Данила, 21 марта 2015

А как работать без селекции? Может прямо возле дома копать? Близко и дешево! А потом все чохом на сепаратор и концентратор. Действительно так проще и геологи вообще не нужны.

Геология - это работа по оконтуриванию участков руды с кондиционным содержанием. Фактически это и есть селекция: здесь высокое содержание - надо брать, там низкое - брать не надо. Вопрос в степени селекции. Если оконтуривание проведено плохо, то в контурах много разубоживающих пород. А кто мешает провести оконтуривание точнее?

Конечно, надо считать, что дешевле: "все чохом брать" или уточнить контуры и брать только руду.

РРС - это немалые деньги, надо сравнивать с вложениями в уточнение контуров, тогда предложение Рационализатора может оказаться стоящим.

СНС, 27.05.15 10:12:29

Каждая технология имеет определенную область применения, что геологическая селекция, что РРС. В любом случае необходимо оценивать, что эффективнее и считать деньги. Это как раз работа Иргиредмета: провести исследования и предложить оптимальную технологию.

Игорь, 19.05.16 09:20:20

Интересная технология.

Магадан, 24.05.16 01:14:34

Технология интересная, только не видно, где работает на золотых рудниках? Кто знает, напишите.

С.Р., 17.08.16 11:06:11 — .....

Уже на некоторых рудниках, в том числе и Полюсовских, введена система рудного контроля. Эффективность, и, соответственно, маржинальность этой системы очень высока.

Уменьшили разубожвание, на фабрику идут руды с понятным содержанием. В результате получаем отличное и прогнозируемое извлечение.

Магадан, 21.08.16 01:48:49 — С.Р.

Уточните, пожалуйста, что за система рудного контроля и на каких "некоторых рудниках" вы ее видели?

Пыжик, 31.01.18 10:53:45 — Магадан

На золоте на Кокпатасе используется, но там не Радосовская система.

При подземке части исопльзуется. Видел на Кривбасе и Ловозерском ГОКе

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Управление качеством руд — это реальность»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "десять прибавить 5":