ЧАСТЬ 2.
Первую часть статьи читайте здесь.
Авторами рассмотрен основной риск горнодобывающего проекта по недостижению целевых показателей производительности и сквозного извлечения. Приведен расчет цены качества научно-исследовательских работ на примере вновь введенного в эксплуатацию предприятия.
Основные причины, приводящие к недостижению производственных показателей обогащения, по мнению авторов настоящей статьи, а также мероприятия по снижению этого риска приведены в табл. 1.
Таблица 1. Факторы влияния и мероприятия по снижению производственных рисков
|
№ п/п |
Фактор, влияющий на достижение производственных показателей |
Мероприятия по снижению риска |
| 1. |
Представительность проб |
- Проверка методик отбора проб - Изучение изменчивости руд |
| 2. |
Масштаб исследований |
- Выполнение полупромышленных/опытно-промышленных испытаний |
| 3. |
Опыт исследователей |
- Выбор инжиниринговой компании с достаточным опытом запуска ЗИФ - Наличие НТС при выпуске технологического регламента (ТР) |
| 4. |
Технические ошибки при разработке ТР |
- Наличие нормоконтроля - Наличие НТС при выпуске ТР |
| 5. |
Профессионализм персонала ЗИФ |
- Подбор персонала с учетом опыта работы аналогичных производств - Привлечение инжиниринговой компании к запуску и обучению персонала - Автоматизация технологических процессов |
| 6. |
Ошибки проектирования |
- Выбор проектной организации с достаточным опытом аналогичных производств - Привлечение инжиниринговой компании к сопровождению проектирования |
| 7. |
Ошибки комплектации оборудованием |
- Проверка инжиниринговой компанией опросных листов/ТЗ на заказ оборудования, технической документации |
| 8. |
Ошибки на стадии строительно-монтажных работ |
- Выполнение авторского надзора за строительством - Сопровождение СМР инжиниринговой компанией |
| 9. |
Несоблюдение регламентных решений при эксплуатации |
- Сопровождение запуска инжиниринговой компанией |
Среди указанных факторов наибольшую существенность (наибольшие финансовые и временные затраты на исправление ошибок) имеют представительность проб, направляемых на исследования, и масштаб исследований.
Представительность проб
В рамках геологоразведки одной из основных задач с точки зрения обогащения является определение типов руд. Поскольку каждому технологическому типу соответствует своя оптимальная технологическая схема переработки, то ошибки по выделению типов руд являются наиболее существенными из-за высокого риска значительных капи-тальных и эксплуатационных затрат.
В качестве примера можно обозначить то же месторождение Бамское, о котором упоминалось в первой части нашей статьи. Недропользователь провел исследования только на окисленной пробе руды, отобранной с поверхности месторождения, не учитывая, что с глубиной технологический тип резко меняется и становится непригодным для технологии кучного выщелачивания, которая была принята для отработки месторождения.
Выявление сортов в рамках одного типа руд, которые могут отличаться по крепости, наличию глинистой, шламистой составляющей и другим факторам, является некритичной проблемой. Тем не менее при отсутствии достаточного резерва по производительности оборудования ситуация может повлечь за собой существенное падение производительности и/или извлечения. Данная проблема обычно решается в рамках технического перевооружения ЗИФ (установка дополнительных измельчительных мощностей, увеличение фронта выщелачивания и т.д.).
Одним из распространенных примеров является повышение содержания глины в руде при подаче руд с новых участков. К чему это приводит? С одной стороны, можно увеличить производительность измельчительного оборудования, однако если отделение сгущения рассчитано без запаса, то, скорее всего, производительность фабрики в целом упадет. Увеличение расхода флокулянта или подбор флокулянта другой марки, подаваемого на сгущение, зачастую помогают решить проблему. Другим решением вопроса может быть шихтовка данной руды с рудой из других участков карьера либо кардинальный способ — модернизация существующего или установка дополнительного сгустителя. Таких примеров может быть много. Сорта зависят от физико-механических и минералогических свойств руды, выделяются в рамках эксплуатационной опережающей разведки.
Таким образом, отбор представительной пробы — это один из самых важных факторов при разработке технологии переработки руды, которая должна выполняться с привлечением геологов и горняков. Выделение типов и сортов руд осуществляется путем геолого-технологического картирования месторождения [1].
Масштаб исследований
Технология переработки руд разрабатывается в Технологическом регламенте на основании результатов научно-исследовательских работ. Одной из распространенных ошибок инжиниринговых компаний является моделирование показателей будущей фабрики на основании данных с недостаточным уровнем достоверности. Рассмотрим основные стадии исследований, имеющие различные цели и методы.
1. Тестовые испытания
На данной стадии изучаются физико-механические свойства, выполняются GRG-тест, тесты по флотации (открытый цикл), бутылочные тесты (цианирование) и другие испытания, проводимые в стандартных режимах. Данные применяются для определения принципиальной возможности той или иной технологии и принятия решения о дальнейших исследованиях в рамках поисково-оценочных работ, а также для изучения технологической изменчивости руд при геолого-технологическом картировании или опережающей эксплуатационной разведке в рамках геологоразведки и эксплуатации.
Исследования характеризуются малой массой проб — обычно 20–50 кг.
2. Лабораторная стадия
Целью лабораторной стадии является оптимизация технологических параметров (показатели извлечения, выходы продуктов обогащения) и реагентных режимов. Применяется для обоснования технологии по результатам поисково-оценочных работ, в рамках геологоразведочных работ — для сравнения и выбора оптимальной технологии, в процессе эксплуатации — для технологической заверки руд отдельных участков месторождения. Масса проб — 100–500 кг.
3. Полупромышленная стадия
Стадия характеризуется исследованиями на бо́льшей массе пробы для повышения надежности данных, полученных на лабораторной стадии исследований. Применяется для обоснования технологии при подготовке месторождения к промышленному освоению. Как правило, такие исследования проводят на пробах массой 3–8 т.
4. Опытно-промышленная стадия
Опытно-промышленная эксплуатация в рамках геологоразведочных работ на практике широко используется для ускорения освоения месторождения, методически — достаточно редко для заверки данных по очень сложным или уникальным технологическим схемам.
5. Промышленная стадия
Показатели на стадии эксплуатации являются самыми надежными, если аппаратурная схема отлажена и работоспособна, а подаваемое на переработку сырье соответствует основным запасам месторождения. После завершения пусконаладочных работ выполняется настройка режимных параметров, по результатам генерального опробования фиксируются показатели извлечения и производительности, выявляются «узкие» места.
В соответствии с Методическими рекомендациями ГКЗ [2] для обоснования технологии при разработке ТЭО постоянных разведочных кондиций требуется наличие полупромышленных или опытно-промышленных испытаний. Масса проб для таких исследований начинается от 3–5 т и зависит от крупности золота, технологической схемы и ряда других факторов. Имеется ряд примеров, когда такие крупные компании, как «Полюс», «НордГолд», УГМК и др., проводили опытные испытания по выбранным технологиям на пробах массой от 60 до 50 тыс. т в условиях, максимально приближенных к промышленной отработке, и на их основе разрабатывали Технологический регламент, который учитывал коэффициенты извлечения по всем переделам и фактические технологические потери, полученные при испытаниях.
Нормативная документация определяет, как нужно действовать, но не отвечает на вопрос, почему данные лабораторных исследований нельзя положить в основу регламента. Для ответа на этот вопрос обратимся к статистике (табл. 2).
Таблица 2. Сравнение показателей погрешности на различных стадиях исследований
|
№ объекта исследований |
Технология переработки |
Лабораторная стадия |
Полупромышленная/опытно-промышленная стадия |
Промыш-ленная стадия |
|||||
|
значе-ние % |
Погрешность |
значе-ние ППИ, % |
значе-ние ОПИ, % |
Погрешность |
значе-ние % |
||||
|
абсол. % |
относит. |
абсол, % |
относит., |
||||||
| 1 |
Кучное выщелачивание |
80,5 |
-8,0 |
-11,0% |
|
75,7 |
-3,2 |
-4,4% |
72,5 |
| 2 |
54,0 |
-5,6 |
-11,6% |
50,2 |
|
-1,8 |
-3,7% |
48,4 |
|
| 3 |
Гравитационная с цианиро-ванием промпродукта |
86,1 |
-11,5 |
-15,4% |
81,7 |
74,5 |
0,1 |
0,1% |
74,6 |
| 4 |
94,5 |
-8,5 |
-9,9% |
83,5 |
|
2,5 |
2,9% |
86,0 |
|
| 5 |
69,6 |
-7,5 |
-12,0% |
65,8 |
|
-3,7 |
-5,9% |
62,1 |
|
| б |
Гравитационно- флотапионно- цианистая |
80,0 |
-0,5 |
-0,6% |
78,0 |
|
1,5 |
1,9% |
79,5 |
| 7 |
94,3 |
-7,6 |
-8,8% |
|
|
|
|
86,7 |
|
| 8 |
92,2 |
-7,9 |
-9,4% |
83,0 |
|
1,3 |
1,5% |
84,3 |
|
| 9 |
89,2 |
-12,1 |
-15,7% |
|
|
|
|
77,1 |
|
| 10 |
92,5 |
-6,0 |
-6,9% |
91,7 |
|
-5,2 |
-6,0% |
86,5 |
|
| 11 |
Сорбционное цианирование |
97,0 |
-4,8 |
-5,2% |
95,5 |
|
-3,3 |
-3,6% |
92,2 |
| 12 |
87,0 |
-5,6 |
-6,9% |
|
|
|
|
81,4 |
|
| 13 |
90,0 |
-7,7 |
-9,4% |
|
|
|
|
82,3 |
|
| 14 |
86,0 |
-8,3 |
-10,7% |
74,8 |
|
2,9 |
3,7% |
77,7 |
|
| 15 |
91,0 |
-2,8 |
-3,2% |
88,1 |
88,55 |
-03 |
-0,4% |
88,2 |
|
| Среднее значение |
-9,1% |
-1,3% |
|
||||||
| Стандартное отклонение |
4,1% |
3,6% |
|||||||
Для расчета погрешностей, получаемых при исследованиях, была рассмотрена выборка данных по показателю извлечения золота по 15 рудным месторождениям и 4 технологиям. В качестве истинного показателя принимались данные промышленных испытаний. Сравнение показывает (табл. 2 и рис. 1), что лабораторная стадия имеет среднюю погрешность в 7 раз выше, чем полупромышленная (опытно-промышленная) стадия (9,1% и 1,3% соответственно), и более высокую изменчивость значений. Соответственно, даже заложив 9-процентный резерв к показателям лабораторной стадии, велик риск допустить серьезную ошибку в прогнозировании промышленной переработки.
Полупромышленные испытания дают более точные показатели в первую очередь за счет масштабируемости технологии. Например, при лабораторных испытаниях плохо моделируются центробежная гравитация, при сорбционном цианировании невозможно определить влияние сорбционной активности сырья без моделирования противотока. Кроме этого, за счет большей массы пробы нивелируются такие особенности руды, как наличие крупного золота, неравномерность распределения золота в пробе, вещест-венный состав руды.
На полупромышленной стадии уточняются не только расход реагентов, продолжительность операций и выход продуктов, но и выявляется необходимость в проведении дополнительных технологических операций. Например, таких, как водоподготовка, так как на лабораторной стадии влияние технологической воды, подаваемой для исследований, мы практически не можем оценить, а при проведении непрерывных испытаний в замкнутом цикле с замкнутым водооборотом этот эффект проявляется очень сильно. Особенно сильно влияние водоподготовки отслеживается на технологиях, использующих флотационное обогащение с последующей гидрометаллургической переработкой продуктов обогащения.
Также масштаб исследований значительно сказывается на технологии кучного выщелачивания. Так, на одном из предприятий результаты по извлечению в лабораторном масштабе составили 80,5%, а при опытно-промышленной отработке — 72,5%. В данном случае важным фактором является моделирование высоты штабеля КВ.
Таким образом, масштаб исследований наравне с представительностью пробы имеет очень важное значение при разработке технологии переработки руды.
Заключение
Резюмируя вышеизложенное, отметим, что несмотря на значительные временные и финансовые затраты на отбор представительных проб руды и проведение полупромышленных исследований и геолого-технологического картирования, эти мероприятия позволяют избежать высоких рисков по недостижению плановых производственных и финансовых показателей.
Во избежание накопительного эффекта рисков по недостижению показателей извлечения и производительности важно минимизировать влияние других факторов, указанных в статье. При разработке Технологического регламента критичным является производственный опыт авторов, максимально учитывающих практику промышленной реализации рекомендованной технологии, знающих специфику работы предлагаемого оборудования.
Список использованной литературы:
1. Стандарт Российского геологического общества «Твердые полезные ископаемые и горные породы. Геолого-технологическое картирование. Методы», СТО Росгео 09-002-98
2. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). Москва 2007 г. Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.
Читать начало статьи, часть 1.