Асп. Сатцаев А. М., асп. Кабисова И. К., проф. Голик В. И.
Кафедра технологии разработки месторождений.
Северо-Кавказский государственный технологический университет
На основании комплексных исследований и обобщения опыта показано, что конверсия горного производства на основе технологий с выщелачиванием садонских месторождений может восстановить ослабленный потенциал региона и способствовать его развитию в увязке с тенденциями природоохранности технологий и обеспечения минеральным сырьем.
Садонское месторождение известно с глубокой древности. В 1768г. экспедиция рудознатцев дала описание найденным серебряным признакам, в 1846 г. было получено первое серебро и свинец, а с 1852 г. началась его промышленная эксплуатация.
В 1923-1925 гг. на долю Садонского рудника приходилось 36 % добытого свинца и все производство цинка. В 70-е годы ХХ в. мощность горно-обогатительного передела превысила 700 тыс. т руды в год. С 1843 по 2001 гг, на Садонских рудниках добыто 500 тыс. т Pb и 830 тыс. т Zn.
Начиная с 90-х годов XX в., комбинат переживает острый кризис, последствиями которого явилось снижение объемов добычи до 30-70 тыс. т/год.
В основе современного финансового положения комбината -глубокий и многолетний кризис технологий добычи руд. В 1970-1998 гг. разубоживание достигало 60 % и более при средней величине около 40 %, фактические потери были не менее 20 %. Извлечение свинца и цинка в концентрат снизилось на 10-15 % и более.
Причиной кризиса являются изъяны технологий:
выборочная выемка руд в две стадии с деконцентрацией работ;
потери и разубоживание при отработке камерных запасов 5 и 20 % и 20 и 60 % – при выемке целиков;
технология обогащения с образованием неутилизируемых хвостов;
пирометаллургический передел руд с потерей сопутствующих компонентов, стоимость которых сравнима со стоимостью основных компонентов.
Многие предприятия в аналогичных условиях применяют технологии с выщелачиванием металлов, а пирометаллургия при переработке многокомпонентных руд уступила место гидрометаллургии.
Опыт горного производства свидетельствует, что применяемые технологии добычи и переработки руд не обеспечат финансового благополучия без освоения технологий подземного и кучного выщелачивания металлов.
Садонским месторождениям присущи следующие закономерности :
- увеличение потерь при интенсификации добычных работ;
- выборочная выемка, деконцентрация работ и оставление целиков при изменении кондиций на руду;
- увеличение величины потерь и разубоживания одновременно с уменьшением содержания металлов в рудах с понижением работ.
Потери компенсировали выборочной отработкой богатых руд. Пустоты частично заполняли породой из «горных мельниц» и хвостами сортировки руд. Варианты естественного управления горным давлением ослабляли массив, что выражалось повышением разубоживания и потерями за 10 лет в 1,3-1,8 раз.
Из потерянных в недрах запасов сформированы техногенные месторождения, в которых содержание компонентов сравнимо с содержанием в разведанных запасах, а количество потерянных руд сопоставимо с запасами еще неотработанной части месторождения. Минералы в пустотах выщелачиваются рудничными водами, вынося в гидросферу сотни тонн, в том числе, полезных компонентов.
Хвостохранилища садонских рудников являются техногенными месторождениями ванадия, титана, марганца, никеля, молибдена и др. металлов. В результате разработки месторождений в регионе образовались ореолы химического загрязнения, где содержание металлов превышает фоновое в десятки и сотни раз.
Перспективы комбината связывают с увеличением производственной мощности до 200 тыс. т, при добыче на флангах и глубоких горизонтах Згидского, Садонского и Архонского месторождений - до 100 – 120 тыс.т и на новом Джимидонском месторождении – 80 тыс. т руды в год.
Реализация перспективных планов возможна при конверсии технологий с учетом концепции природосбережения:
- добыча богатых руд в одну стадию с закладкой пустот твердеющими смесями;
- подземное выщелачивание бедных и потерянных руд;
- кучное выщелачивание выданных на поверхность бедных руд;
- выщелачивание хвостов обогащения с активацией процессов средствами механической и электрохимической технологий.
В пустотах Садонского месторождения оставлено значительное количество потерянных руд, удовлетворяющих кондиции при современных способах обогащения. Значительная часть металлоносной закладки сконцентрирована в интервале 500 м по падению и 2000 м по простиранию. Суммарное содержание свинца и цинка здесь в свое время достигало 17-18 %. Более 100 лет до освоения технологии получения цинка добывали только штуфной галенит, а цинковую обманку оставляли в пустотах.
Количество закладки и вкрапленных руд в недрах Садонского месторождения достигает 30 млн. т.
Особенность ресурсосберегающей концепции состоит в перенесении процессов переработки основного объема руд в подземные условия. Богатые руды выдают на поверхность и перерабатывают на гидрометаллургическом заводе, остальные - в подземных блоках рудников и штабелях на промплощадках. Продуктивные растворы выщелачивания перерабатывают по электрохимической технологии, хвосты активируют в дезинтеграторах. Товарными продуктами комбинированной технологии являются металлы, строительное сырье, обессоленная вода, хлор, водород, кислород, кислоты и щелочи, товарная стоимость которых удешевляет основное производство.
Геотехнологические методы добычи металлов в условиях Садона прошли достаточную апробацию. Они подтверждаются практикой природного выщелачивания. В пустотах месторождений атмосферные воды растворяют и выносят металлы в количествах, достаточных для получения товарных осадков. С учетом того что металлы уже находятся в водах, экономическая эффективность их извлечения приемлема. В результате осаждения попутно решается проблема охраны окружающей среды.
Дебит шахтных вод Холстинского рудника составляет в среднем 70 м3/ч при содержании цинка 10-40 г/м3 и свинца 7,8 г/м3 при рН=6,7. Концентрация металлов: цинка от 120 до 130 г/м3, свинца - от 6 до 10 г/м3. Воды Згидского рудника сбрасывают 24 м3/ч при содержании в них свинца около 4,24 г/м3 , цинка - 1,9 г/м3 и 90,3 м3/ч при концентрации свинца - 5,54 г/м3 и цинка - 12,2 г/м3 , рН=6,8. На Хаником-Какадурском месторождении истекает 140-160 м /ч воды, содержащей 60-100 г/м3 Zn и 4,5-5,5 г/м3 Pb. Вынос цинка рудничными водами достигает 3,5 т в сутки или величины суточной добычи при традиционной технологии.
На Фиагдонском месторождении из рудничных стоков раствором кальцинированной соды и цинковой пылью за 48 суток осаждено 32 т Zn в геле с влажностью 65-78 %. В составе геля (%): цинка - до 30, никеля - 6, железа - 6, свинца - до 0,54, меди - до 0,15, кадмия - 0,021.
В сбрасываемых шахтных водах после обработки концентрация цинка снижена до 0,01-0,1 мг/л, свинца – 0,1-0,15 мг/л при рН = 8,5.
На Архонском руднике за 51 рабочий день кальцинированной содой осаждено 40 т Zn в геле влажностью 65-78 %, В составе геля, %: цинка до 25; железа - 6,0; свинца - 0,3-0,5; меди - 0,15-0,28; кадмия - 0,054; кобальта - 0,08; никеля - 0,075; кварца 4-20.
Комплекс проблем конверсии включает положения:
- эффективность добычи руд должна определяться с учетом ценности извлекаемых и не извлекаемых металлов, а также величины действительного ущерба окружающей среде;
- применение комбинированных конверсионных технологий позволяет извлечь до 70-80 % потерянных металлов без существенных затрат;
- выщелачивание металлов ликвидирует необходимость вовлечения в эксплуатацию новых месторождений, приносит прибыль и обеспечивает полноту использования недр.
Эколого-технологическому перевооружению производства препятствует концепция оценки технологий добычи руд, в соответствии с которой в качестве компенсации экосистемам принимается не полная величина ущерба, а только ее часть в виде штрафа, несоизмеримая с подлинным ущербом окружающей среде. Для комбината штраф за причиняемый вид окружающей среде, определяемый по принятой методике, составляет 15 млн. р. в год.
Заключение. Конверсия горного производства на садонских месторождениях призвана восстановить ослабленный потенциал региона и способствовать гармоничному развитию региона в увязке с тенденциями природоохранности технологий обеспечения минеральным сырьем.