Одним из важнейших условий выпуска высококачественных концентратов, достижения наилучших технико-экономических показателей обогатительного процесса является однородность качественного состава добываемого рудного сырья. Переработка руд с неравномерным содержанием контролируемых компонентов влечет за собой увеличение потерь в «хвостах», повышенный расход электроэнергии, материалов, реагентов и др.
Повышение однородности рудного сырья — сложный и многоступенчатый технологический процесс, начинающийся в забое, на специальных усреднительных складах карьеров, шахт, дробильно-сортировочных фабрик и заканчивающийся на металлургических заводах [1,2].
Первичным источником неоднородности качества добываемой рудной массы является сложная качественная структура рудного массива, выражаемая пространственной изменчивостью геологических параметров месторождения. В процессе разработки эта изменчивость трансформируется во временную изменчивость рудного потока, происходит полное или частичное слияние потоков руды, добытой из отдельных забоев, в единый поток рудной массы. При этом основными факторами будут: изменчивость полезных компонентов в залежи, протяженность фронта добычных работ, число одновременно работающих забоев (экскаваторов), их производительность и неравномерность работы, плотность сети опробования, количество готовых к выемке запасов, параметры горных работ и т.д.
Предлагаемый метод оценки однородности содержания полезного компонента в рудном потоке основывается на предварительном комплексном изучении залежи полезного ископаемого с использованием статистического и горно-геометрического анализов. При этом оценку степени изменения показателей качества руды в заданном направлении (по ходу забоя экскаватора) или заданной области пространства целесообразно производить с помощью структурной функции [ 3, 4 ].
|
Вид структурной функции показан на рис. 1.
|
В качестве исходных данных для построения структурных функций по падению, простиранию или любому другому направлению используются результаты опробования скважин детальной и эксплуатационной разведки, буровзрывных скважин или горно-геометрических погоризонтных планов, построенных на основе данных разведочных работ.
Изменчивость контролируемого показателя по направлению (например, заходка экскаватора) характеризуется средним уровнем содержания С0, амплитудой колебания содержания относительно среднего уровня А и длиной полуволны (рис. 2).
- а) установить оптимальное положение забоев относительно параметров природной изменчивости;
- б) оценить влияние числа забоев и равномерность объемов добычи по забоям.
Решение этих задач вытекает из анализа влияния возможных положений забоя относительно полуволн, характеризующих природную изменчивость. При работе одного забоя (экскаватора) содержание контролируемого показателя в рудном потоке будет отражать характер кривой изменения, несколько трансформируемый за счет случайного перемешивания при взрывных работах, погрузке и разгрузке транспортных сосудов, и иметь отклонение от среднего уровня в пределах 0,5 А. При работе двух (или четного количества) забоев, расположенных на симметричных точках кривой, отклонения от среднего уровня будут минимальны или стремиться к нулю.
При правильном расположении некоторого количества экскаваторов относительно структурных элементов изменчивости суммарное отклонение (математическое ожидание отклонения) от среднего уровня равно нулю (рис. 3).
|
При работе экскаваторов и изменении их положения относительно структурных элементов изменчивости отклонения будут изменяться. В таблице приведены установленные графическим моделированием суммарные отклонения контролируемого показателя от среднего (заданного) уровня в зависимости от числа одновременно работающих экскаваторов и расстояния между ними, выраженного длиной полуволны структурного графика изменчивости.
P* | Количество одновременно работающих экскаваторов | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
1 | 0.500А | 0 | 0.167А | 0.167А | 0.200А | 0.200А | 0.214А |
2 | 0.500А | 0.167А | 0.167А | 0.100А | 0.100А | 0.071А | |
3 | 0 | 0.167А | 0 | 0.050А | 0.067А | 0.071А | |
4 | 0.500А | 0.167А | 0.100А | 0.100А | 0.119А | ||
5 | 0.167А | 0.167А | 0.050А | 0 | 0.024A | ||
6 | 0.167А | 0.500А | 0.100А | 0.100А | 0.024A | ||
7 | 0.167А | 0.167А | 0.200А | 0.067А | 0.024A | ||
8 | 0.167А | 0.500А | 0.100А | 0.119А | |||
9 | 0 | 0.200А | 0.200А | 0.071А | |||
10 | 0.167А | 0.100А | 0.500А | 0.071А | |||
11 | 0.167А | 0.050А | 0.200А | 0.214А | |||
12 | 0.100А | 0.100А | 0.500А | ||||
13 | 0.050А | 0.067А | 0.214А | ||||
14 | 0.100А | 0.100А | 0.071А | ||||
15 | 0.200А | 0 | 0.071А | ||||
16 | 0.100А | 0.119А | |||||
17 | 0.067А | 0.024A | |||||
18 | 0.100А | 0.024A | |||||
19 | 0.200А | 0.214А | |||||
20 | 0.119А | ||||||
* Расстояние между крайними экскаваторами., м |
Аналитически зависимость между максимальным математическим ожиданием отклонения от среднего уровня, амплитудой колебания и числом одновременно работающих экскаваторов выражается формулой:
|
Выход из работы одного экскаватора ведет к увеличению математического ожидания отклонения в n/2 раза (на рис. 4 показано пунктиром).
|
Данные таблицы и рис. 4 предполагают равенство структурных элементов изменчивости в пределах отрабатываемых участков залежи.
В реальных условиях как длина полуволны изменения показателя, так и амплитуда колебания контролируемого показателя варьируют в достаточно широких пределах. При производстве добычных работ неравенство длин полуволн может быть учтено расстановкой экскаваторов относительно начала полуволны при оперативном управлении, а неравенство амплитуд колебания — при определении верхней оценки математического ожидания отклонения при проектировании горных работ.
При этом формула 3 примет вид:
|
Для проверки предлагаемого метода оценки однородности добываемой руды на рис. 5 использован характер изменения среднесуточных содержаний цинка (в условных единицах) на одном из месторождений полиметаллических руд в исходной товарной рудной массе из забоев и перерабатываемой на обогатительной фабрике за 75 суток [1].
При статистической обработке результатов опробования параметры распределения содержаний оказались взаимозависимы (соответственно и
) с коэффициентом корреляции 0,77.
Рассчитанные характеристики природной изменчивости по исходной рудной массе определены в пределах: длина полуволны составляет длину заходки, равной 6—7 суточной производительности рудника, амплитуда колебания относительно среднего уровня А =1.85 у.е.
Таким образом, если для повышения однородности добываемой руды сместить выемку руды из половины забоев на дяину заходки, составляющую 5-суточную производительность, то объединение рудных потоков позволит снизить среднеквадратическое отклонение содержание цинка в добываемой руде с 0.6 до 0.41, а коэффициент вариации с 43.7% до 29.9 %, т.е. в 1.5 раза (рис. 6).
Практически близкие по значению результаты получены и при смещении выемочных работ на 10-суточную производительность забоев. При этом на сливе классификатора ОФ характеристики распределения содержания цинка снизятся также в 1.5 раза (рис.7). Коэффициент корреляции в этом случае увеличивается до 0.86.
Проведенный анализ показывает зависимость однородности качественного состава добываемой руды от свойств массива, технологии, организации добычных работ и возможность влияния на результаты обогащения.
Руда, поступающая из одного забоя, обладает неоднородностью, размер которой определяется формой и устойчивостью связи между содержанием полезного компонента и размером куска, а также выдержанностью гранулометрического состава в транспортном сосуде.
Учет природной изменчивости при одновременной работе нескольких забоев (экскаваторов) позволяет установить оптимальное положение забоев относительно структурных элементов изменчивости, определить требования к равномерности выдачи руды из отдельных забоев и существенно повысить однородность качественного состава добываемой руды.
Литература:
- Геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд. — М., «Недра», 1986.
- Горная квалиметрия. — М., МГГУ, 2000.
- Определение и использование характеристик изменчивости показателей месторождений. Геология угольных месторождений, том 1, АН СССР, 1969.
- Прогноз и планирование качества полезного ископаемого. — М., «Недра». 1976.
Добавлена система комментариев. Вы можете оставлять свои комментарии к статьям. Комментирование доступно без регистрации. |