Минералого-технологическая оценка отходов обогащения колчеданных руд Южного Урала

• Автор: Горбатова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЛИЯНИЕ ГЕНЕЗИСА КОЛЧЕДАННЫХ РУД И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ НА ПРИРОДНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТХОДОВ ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПЕРЕДЕЛА
1.1. Геологическое строение колчеданных месторождений Южного Урала
1.2. Особенности состава и строения колчеданных руд
1.3. Генезис колчеданных месторождений Южного Урала
1.4. Применяемые технологии добычи и переработки руд колчеданных месторождений
1.5 Накопление отходов обогатительного передела
2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МИНЕР АЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ II ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ
ПРИРОДНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТХОДОВ
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И УЧЕТ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ КОЛЧЕДАННЫХ РУД ЮЖНОГО УРАЛА
3.1. Специфика методики исследования отходов обогащения колчеданных руд
3.2 Классификация текущих хвостов обогащения колчеданных руд
4. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА И СТРОЕНИЯ РУД КОЛЧЕДАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ
4.1. Состав и структурно-текстурные характеристики колчеданных руд разных промышленных сортов
4.2. Характеристика текущих хвостов обогащения
5. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ВЫБОРА СПОСОБА ПЕРЕРРАБОТКИ ТЕКУЩИХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
5.1 Опыт переработки и утилизации хвостов обогащения
5.2 Минералогические критерии оперативной оценки целесообразности и эффективности технологии переработки или утилизации
5.3 База данных
5.4 Применение технологии выщелачивания
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Минерально-сырьевая база цветной металлургии играет важную роль в развитии промышленного потенциала России и формировании ее макроэкономических показателей. Доля России в мировом производстве шести основных видов цветных металлов (алюминий, медь, никель, олово, свинец, цинк) составляет около 8,5%. На экспорт поставляются порядка 80% от общего объема производства основных цветных металлов и 70% от общего объема производства редких металлов [229].
По балансовым запасам цинка Россия находится на третьем месте в мире, уступая Китаю и Австралии. В недрах Российской Федерации заключено 61,5 млн т цинка - 9% его мировых запасов. Перспективы расширения минерально-сырьевой базы цинка сравнительно невелики -прогнозные ресурсы цинка России на начало 2010 г. оцениваются в 64,6 млн т, что составляет лишь около 3% мировых, причем на долю наиболее изученных ресурсов категории Р1 приходится только 14% их количества [226, 227].
Крупные запасы и ресурсы этого металла сосредоточены в Уральском регионе. Здесь в восьми металлогенических зонах сконцентрирована почти пятая часть российских запасов, заключенных в объектах цинково-медно-колчеданного геолого-промышленного типа месторождений, крупнейшими из них являются Учалинское, Узельгинское, Гайское и Новоучалинское. Руды этих месторождений являются комплексными, они содержат, помимо цинка, медь, золото, серебро и другие полезные компоненты. Содержания цинка в них меняются в широких пределах: от 0,17 до 5,5%, в наиболее крупных объектах - от 0,5 до 4,3%.
Прогнозные ресурсы цинка зон Уральского региона составляют 19,3 млн т, однако значительные перспективы прироста запасов имеют только Учалино-Ащебутакская, Сибайская и Тубинско-Гайская металлогепические зоны в Республике Башкортостан, Оренбургской и Челябинской областях [226, 227].
По запасам меди Россия находится на пятом месте в мире после Чили, США, Перу и Австралии. Балансовые запасы металла за последние два года увеличились на 3,3 млн т, прогнозные ресурсы почти на четверть, составив 60 млн т меди (на 01.01.2010 г.). В месторождениях медноколчеданного и цинково-медно-колчеданного типов на Южном и Среднем Урале сосредоточено более четверти запасов меди России. Большинство из них расположено в Тагило-Магнитогорской зоне Урала, а отдельные объекты находятся в Восточно-Уральской зоне. Наибольшие запасы руды локализованы в Гайском, Подольском и Юбилейном месторождениях. Прогнозные ресурсы уральских металлогенических зон суммарно оцениваются в 20,3 млн т меди или более трети российских, в том числе 30%
суммарных ресурсов категории Р1 (3,8 млн т меди). Наиболее высоко оценивается вероятность прироста запасов меди в медно-колчеданных объектах в Катенинско-Поляновской и Тубинско-Гайской металлогенических зонах, здесь сосредоточено соответственно 40 и 14 % российских ресурсов категории IV В то же время растет значение месторождений меднопорфирового геолого-промышленного типа [228].
Российские запасы меди и цинка на протяжении последнего десятилетия сокращаются, и это происходит на фоне роста их добычи. Производительность Учалинского рудника составляет 1,7 млн т/год руды, Узельгинского - 3,394 млн т/год руды, Сибайского - 1,120 млн т/год руды, Майского - 0,095 млн т/год руды, Александрийского - 0,45 млн т/год руды, Юбилейного
1,4 млн т/год руды [221,222,223, 224,230].
Горно-обогатительные предприятия Южного Урала испытывают масштабные снижения своего сырьевого потенциала, вызванные истощением минерально-сырьевой базы и изменением качественных характеристик и технологических свойств полезных ископаемых, усложнением условий эксплуатации месторождений и сокращением финансирования геологоразведочных работ. Динамика изменения качества добываемых руд цветных металлов отражает систематическое снижение содержания в них полезных компонентов, усложнение морфоструктурного состава, обусловленного полиминеральностью и неблагоприятными текстурно-структурными характеристиками, а также близостью технологических свойств рудообразующих минералов. Она усиливается вследствие увеличения степени разубоживания добываемой горной массы и валовой выемки промышленных сортов руды, что приводит к более полному извлечению сырья из недр.
Проблема дефицита запасов цветных металлов делает актуальным не только создание эффективных технологий переработки добываемых руд, но и поиск дополнительных источников. В качестве потенциальных минеральных ресурсов, необходимых для расширения сырьевого потенциала горных предприятий, в последние годы все чаще рассматриваются отходы горно-обогатительного комплекса, характеризующиеся повышенным содержанием полезных компонентов и доступностью их разработки.
Отходы горно-обогатительного комплекса привлекают серьезное внимание, вызванное их экологической опасностью для населения, создаваемой вредным влиянием отходов на окружающую среду, а также возможностью их использования в качестве вторичных минерально-сырьевых ресурсов. Некоторые техногенные образования представляют собой несомненную ценность в качестве сырья для дополнительного извлечения металлов, других попутных продуктов и производства строительных материалов. Несмотря на большие объемы техногенных отходов, в переработку вовлекаются не более 20 % годового образования вскрышных пород, около 10 % отходов обогащения и около 40 % шлаков [52].

Генезис колчеданных месторождений являлся и является предметом оживленной дискуссии. Академик А.Н. Заварицкий в 1936 г. выдвинул гипотезу связи колчеданного орудинения с вулканизмом [77], а в 1943 г. он опубликовал концепцию генетической связи уральских колчеданных месторождений со среднепалеозойским вулканизмом, проявившимся преимущественно на восточном склоне Уральского хребта, и образовании руд одновременно с формированием вмещающих пород спилито-кератофировой формации [78, 95]. Эта концепция была поддержана и развита С.Н. Ивановым [82, 83], В.А. Прокиным [159] и их учениками в Институте геологии и геохимии УрО РАН, Уральской горно-геологической академии. Институте минералогии УрО РАН, Институте геологии УНЦ РАН.
Рисунок 1.8 - Положение колчеданных и родственных месторождений в структурах Магнитогорской островодужной системы (по Зайкову и др., 2001). А — географическое положение исследуемого района, Б - геодинамическая схема:
1 - палеоостровные дуги; 2 - междуговые бассейны; 3 - 6 — офиолитовые зоны: 3 -Присакмарская (фрагмент силдурийского спредингового бассейна), 4 - Западно-Мугоджарская (задуговой бассейн в тылу Западно-Магнитогорской островной дуги), 5 - Домбаровская (задуговой бассейн в тылу Восточно-Магнитогорской дуги), 6 - краевые аллохтоны, включая Сакмарскую зону; 7 - Восточно-Мугоджарский микроконтинент; 8, 9 - сутуры: 8 - Главного Уральского разлома, 9 — Кацбахского разлома; 10 - скрытые поперечные разломы; 11-15 — колчеданные месторождения (типы): 11 - кобальт-медно-колчеданные, близкие к
«атлантическому», 12 - медно-колчеданные (кипрский), 13 — медно-колчеданные (бесси), 14 — медно-цинково-колчеданные (уральский); 15 — колчеданно-полиметаллические (куроко), 16-17 - золото-полиметаллические, 16 - полигенные в зонах рассланцевания, 17 — близкие к эпитермальным