Авторы: Козырев С.А., Камянский В.Н., Аленичев И.А.
Авторы: Козырев С.А., Власова Е.А., Соколов А.В.
Авторы: Козырев С.А., Массан В.В., Соколов А.В.
Авторы: Козырев С.А., Усачев Е.А., Соколов А.В.
Авторы: Козырев С.А., Амосов П.В., Никитин Р.М., Массан В.В.
Авторы: Рыбин В.В., Константинов К.Н., Калюжный А.С.
На основе многолетних исследований напряжённо-деформирования состояния прибортового массива пород комплексом натурных методов выполнено районирование карьера по величинам действующих напряжений с учётом структурной нарушенности массива, что позволяет дифференцировать устойчивость уступов и участков борта карьера с учетом геологоструктурных особенностей горных пород массива и выбирать их рациональные параметры по геомеханическим условиям (на примере Ковдорского карьера).
Рисунок: «Ковдор Районирование по напряжённому состоянию»
Автор: Рыбин В.В.
Разработана методология учёта напряжённо-деформированного состояния, иерархично-блочного строения массива пород, его физических свойств при обосновании устойчивых параметров бортов и уступов карьеров, состоящая в последовательной разработке инженерно-геологической, геомеханической моделей месторождения, расчётных моделей элементов карьерных выемок, позволяющих обосновывать их рациональные параметры. Предложенная методология в достаточной степени соответствует особенностям скальных высокопрочных тектонически напряжённых массивов и может быть применена в соответствующих условиях на предприятиях, ведущих горные работы открытым способом
Рисунок: «Блок схема принятия решения»
Авторы: Рыбин В.В., Константинов К.Н., Розанов И.Ю., Каган М.М., Панасенко И.Г.
Комплексная система мониторинга устойчивости формируется в рамках концепции открытой системы, позволяющей изменять и дополнять номенклатуру контролируемых объектов, методов, параметров контроля, обеспечивая необходимый уровень безопасности при достижении требуемого объёма добычи руды на горнодобывающем предприятии с учётом углубления и расширения карьерной выемки и возможного перехода к комбинированному способу добычи.
Рисунок: «Схема мониторинга»
Авторы: Авторы: Семенова И.Э., Аветисян И.М.
Рисунок - Модель Хибины
Авторы: Лукичев С.В., Козырев А.А., Семенова И.Э., Белогородцев О.В., Аветисян И.М., Земцовский А.В.
Авторы: Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Пантелеев А.В.
Рисунок - Схема мониторинга
Авторы: Козырев А.А., Жукова С.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г. и др.
Авторы: Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г. и др.
Авторы: Кузнецов Н.Н., Пак А.К.
По результатам экспериментальных исследований образцов скальных горных пород месторождений Кольского региона установлено, что с увеличением скорости нагружения от 0,01 до 50 кН/с возрастает прочность пород при одноосном сжатии и меняется характер их разрушения: для хрупких упругих пород возрастает интенсивность разрушения, а нехрупкие упруго-пластичные породы начинают разрушаться в динамической форме.
Авторы: Козырев А.А., Каспарьян Э.В., Земцовский А.В., Кузнецов Н.Н., Пак А.К.
Разработана методика определения склонности скальных горных пород к разрушениям в динамической форме, основанная на анализе закономерностей деформирования образцов скальных пород при одноосном сжатии до предела прочности и сопоставлении величин их накопленной фактической и расчетной идеально упругой энергии деформирования.
По результатам испытаний 34 разновидностей скальных горных пород месторождений Кольского полуострова установлено пороговое значение критической удельной энергии деформирования для разделения пород по характеру разрушениям. В условиях одноосного сжатия при значениях критической удельной энергии до 50 КДж/м3 преобладает статическое разрушение. При больших величинах этого параметра для пород характерны динамические разрушения, интенсивность которых возрастает с его увеличением.
Авторы: Хохуля М.С., Мухина Т.Н., Фомин А.В., Иванова В.А., Митрофанова Г.В.
Авторы: Черноусенко Е.В., Митрофанова Г.В., Каменева Ю.С., Вишнякова И.Н.
Извлечение никеля в концентрат
Авторы: Черноусенко Е.В., Митрофанова Г.В., Базарова Е.А., Каменева Ю.С., Вишнякова И.Н.
Авторы: Поспелова Ю.П., Перункова Т.Н., Креймер Л.Л., Митрофанова Г.В.
Авторы: Артемьев А.В., Митрофанова Г.В.
Рисунок – СЭ апатита в зависимости от pH в присутствии PO43- (50 и 100 мг/л)в прокипяченной дистиллированной воде
Авторы: Шибаева Д.Н., Терещенко С.В., Асанович Д.А., Булатов В.В., Шумилов П.А., Власов Б.А.
Повышение эффективности реализации процесса рентгенолюминесцентного разделения достигается за счет совершенствования системы транспортирования сепаратора. Обоснование эффективности предложенных элементов конструкции сепаратора базируется на результатах оценки комплекса методов численного в программном комплексе Rocky DEM и физического моделирования. Применение транспортирующего вибропитателя с треугольным сечением профилированной части лотка наклоненной на 14 градусов и успокоителем (наклонной под углом 24 градуса, не вибрирующей плоскости, повторяющей профиль транспортирующего лотка и составляющей 10% от него), позволило за счет выпрямления траектории движения кусков рудной массы по лотку увеличить их среднюю скорость и сократить в 1,3 раза разброс траектории в свободном падении. Перемещение кусков рудной массы через зону облучения и регистрации в ячейке барабанного раскладчика, оснащенной подвижным дном, выполненным в виде откидывающейся пластины с двумя фиксированными положениями: закрытом - в зоне облучения и открытом - в зоне выделения полезных кусков в концентрат обеспечивает 100% извлечение кусков, люминесценция, которых зарегистрирована как соответствующая регламентируемому уровню содержания полезного компонента.
Модель экспериментального образца рентгенолюминесцентного сепаратора
Оценка конструкции устройства транспортирования рентгенолюминесцентного сепаратора в программном комплексе Rocky Dem
Авторы: Шибаева Д.Н., Терещенко С.В., Асанович Д.А.
Диаграмма изменения разницы между значениями извлечения Feобщ в НМФ для исходной руды и классифицированной от значениямагнитной индукции на поверхности обечайки барабана магнитного сепаратора
Авторы: Шибаева Д.Н., Терещенко С.В., Марчевская В.В.
Основополагающим условием рационального использования недр является минимизация потерь полезного компонента в процессе отработки балансовых запасов месторождения, вовлечение в эксплуатацию забалансовых запасов при сохранении максимальной производительности горного оборудования и затрат на переработку, а также при снижении негативного воздействия горно-обогатительного предприятия на окружающую среду. Одним из основополагающих факторов, обеспечивающих достижение рационального использования недр, является научно-обоснованных подход к формированию качества руд перед процессами «глубокого» обогащения. На примере апатитсодержащих руд месторождения «Олений Ручей» обоснована эффективность включения в технологию рудоподготовки добытой рудной массы перед процессами «глубокого» обогащения разделительного принципа управления качеством руд. Разделительный принцип реализуется посредством рентгенолюминесцентной сепарации на рудной массе крупностью более 20мм. Повышенное содержание апатита в классе крупности -20+0мм обуславливает нерациональность включения в состав комплексной рудоподготовки мелкопорционной сортировки. Выделение в результате рентгенолюминесцентного разделения 36,9% пустых и слабоминерализованных пород, с содержанием 0,86% Р2О5, позволило сократить энергопотребление процессов дробления на 40% и измельчения на 5%; повысить содержание Р2О5 в 1,5 раза и снизить в 1,2 раза количество кальцийсодержащих безапатитовых минералов; увеличить выход апатитового концентрата в расчете на 1т руды на 39,2% и на 50,1% для бедной и рядовой руды соответственно; в 2 раза снизить количество тонкоизмельченных хвостов
Принципиальная схема рентгенолюминесцентной сепарации апатитсодержащих руд месторождения «Олений Ручей»
.
Авторы: Опалев А.С., Алексеева С.А., Никитин Р.М., Черезов А.А., Новикова И.В.
Одной из основных тенденций в современной переработке железных руд является рост производственных мощностей предприятий, которого можно достигнуть не только путем увеличения типоразмера оборудования, но и использованием оптимальных конструктивно-компоновочных решений.
Исследования поводились на примере железосодержащей руды Ковдорского месторождения. Установлено, что в питании стержневой мельницы I стадии измельчениянаходится около 30% готового класса, который может быть выведен из питания мельницы сразу на магнитное обогащение путем операции предварительного грохочения.
По методике кинетики измельчения в открытом цикле изучена измельчаемость надрешетных продуктов грохочения при использовании ячеек грохота 2, 1 и 0,56 мм в сравнении с исходной рудой без классификации. Установлена корреляционная зависимость между содержанием класса -0.2 мм в сливе стержневой мельницы и удельной производительностью мельницы по вновь образованному классу -0.2 мм для рассматриваемых вариантов крупности (рис. 1). Показано, что при условии достижения регламентированной на предприятии крупности I стадии измельчения 44% класса -0,2 мм измельчаемость надрешетных продуктов будет ниже, чем исходной руды, что повлечет за собой снижение производительности мельницы.
Выявлены основные параметры, оказывающие влияние на производительность секции при переходе промышленной стержневой мельницы на работу с предварительным грохочением - это крупность ячейки грохота и выход подрешетного продукта, содержание готового класса -0.2 мм в подрешетном продукте и сливе стержневой мельницы. Получено уравнение прогнозной модели для оценки роста производительности I стадии измельчения, связывающее эти параметры.
Анализ степени раскрытия основных минералов и исследование магнитной обогатимости по разделению на мокрой магнитной сепарации (ММС) продуктов после грохочения показал, что при достижении регламентируемой крупности в питании не менее 44% класса -0.2 мм основные показатели обогащения на I стадии будут близки показателям, получаемым по фабричной схеме без классификации.
В результате проведенных исследований лучшие результаты были получены при крупности предварительного грохочения 0,56 мм: выход подрешетного продукта составил 26,3%, содержание класса -0.2 мм в сливе стержневой мельницы – 39%, содержание класса -0.2 мм в питании ММС – 44%. При этом прогнозная производительность секции увеличится с 350 до 427 т/ч, прирост составит 22% (рис. 2).
Рисунок 1 – Изменение удельной производительности мельницы по вновь образованному классу -0.2 мм в зависимости от его содержания в сливе мельницы для руды различной крупности
Рисунок 2 – Зависимость роста производительности секции от крупности грохоченияпри достижении регламентируемой крупности питания ММС – 44% класса -0.2 мм
Авторы: Белогородцев О.В., Наговицын Г.О.
Использование цифрового моделирования обеспечило в сжатые сроки рассмотрение нескольких сценариев отработки сложных в геологическом отношении участков рудопроявления Вуоннемиок. Инструменты автоматизированной оценки объёмов, привязанные к моделям горных выработок, существенно упростили процедуру предварительной оценки стоимости подземного строительства горных выработок на стадии вскрытия и подготовки при подземной отработке запасов.
На основании исходных горно-геологических данных:
Авторы: Лукичёв С.В., Наговицын О.В., Лаптев В. В., Корниенко А. В., Гурин К. П., Якубович Р. В.
В основе метода лежит дискретный подход к анализу протяженных объектов, таких как подземные горные выработки. Вдоль оси объекта с заданным шагом дискретности проводится пространственный анализ окружающей её геологической и технологической обстановки. На каждом шаге, для каждого участка выработки определяется:
внутри каких каркасных и блочных моделях геологических тел он находится;
в какие модели технологических объектов он попадает;
модели каких объектов (в пространстве заданной области поиска) находятся поблизости, есть ли среди них обозначенные опасными, какие технологические свойства и состояния у этих моделей;
геомеханические свойства (НДС) окружающего его массива горных пород.
В результате анализа, основанный на разработанной методике, алгоритм составляет подробный отчёт о результатах анализа, которые можно использовать как источник информации об условиях, в которых располагается модель линейного объекта подземной геотехнологии, а также для автоматизированного принятия технологических решений. Разработанный подход и алгоритм нашли применение при решении следующих задач:
Авторы: Лукичёв С.В, Наговицын О.В., Анистратов К.Ю.
Цифровая трансформация является ключом к выживанию горнодобывающих предприятий, поскольку она способна компенсировать снижение производительности во все более усложняющихся горно-геологических условиях, и при этом способствует повышению безопасности ведения работ.
Выделены четыре основных этапа цифровой трансформации горнодобывающих предприятий:
Автоматизация решения отдельных задач. Это геологическое моделирование; маркшейдерское обеспечение цифровых моделей рельефа, карьеров, подземных выработок; задачи проектирования и планирование горных работ, геомехническое обеспечение, диспетчеризация и управление горнотранспортным оборудование.
Комплексное решение групп задач, характеризуется наличием информационных связей между программными продуктами, решающими целые совокупности задач в отдельных направлениях, таких как «Горно-геологические информационные системы»; Системы обеспечения геомеханической безопасности – расчеты геомеханических параметров массива горных пород и системы мониторинга опасных событий; Системы диспетчеризации и автоматизированные системы управления технологическими процессами подземных рудников и карьеров.
Цифровая технология инженерного обеспечения горных работ в едином информационном пространстве специалистов, решающих разнородные, но связанные между собой задачи горного производства.
Создание комплекса цифровых двойников объектов и процессов горного предприятия, обеспечивающего функционировании малолюдной технологии добычи полезных ископаемых, с достижением оптимальных решений и точных прогнозов, благодаря развитой аналитике искусственного интеллекта в режиме реального времени.
Цифровые двойники объектов и процессов производства являются одним из важнейших инструментов цифровой трансформации. Создание «Цифрового горного предприятия» предусматривает комбинированное применение коммуникационных технологий, математических моделей, систем мониторинга и методов оптимизации, оперирующих в реальном времени в едином информационном пространстве на основе использования технологии «цифровых двойников» для формирования «цифровой системы управления предприятием».
Авторы: Лукичев С.В., Наговицын О.В., Чуркин О.Е., Гилярова А.А.
При проведении исследований выполнен обзор тенденций мировой и отечественной конъюнктуры (производства, потребления и уровня цен) на продукты комплексной переработки апатит-нефелиновых руд. Проанализирована технологическая изученность получения из руды попутных концентратов и редкоземельной продукции из апатитового концентрата. Выполнен анализ рыночных цен на редкоземельную продукцию в России и в мире и анализ наиболее существенных факторов ценообразования. Проведены маркетинговые исследования рынка сбыта на редкоземельную продукцию и попутных концентратов. Проанализирована рентабельность производства редких земель на базе ПАО «Акрон». Выполнена оценка экономической целесообразности производства и использования редких земель, получаемых из апатитового концентрата ГОКа «Олений ручей» на базе ПАО «Акрон», а также попутных концентратов на базе АО «СЗФК» в современных социально-экономических условиях и на перспективу.
Авторы: Калашник А.И., Запорожец Д.В., Калашник Н.А., Максимов Д.А., Еграшичева Д.Н., Дьяков А.Ю., Мелихов М.В.
Методология многоуровневых исследований гидротехнических сооружений горнодобывающих предприятий основана на оптимальном комплексировании, с учетом арктических условий, мультидисциплинарных методов и способов наблюдений на различных уровнях, соотнесенных с земной поверхностью: спутниковом, воздушном, наземном, подповерхностном, а также компьютерном 3D моделировании (рис.). В основу положен принцип результативного комбинирования мультидисциплинарных исследований, включающих в себя: наземные и GPS геодезические, гидрогеологические, геофизические и геотехнические измерения, а также подповерхностные, поверхностные (наземные), воздушные и спутниковые георадарные съемки, гидрологические измерения, георадарное зондирование, сейсмотомография, геодезические съемки, лазерное и радарное сканирование, тепловая и радарная аэрофотосъемки с применением БПЛА, GPS геодезия, спутниковые оптические, спектральные и радарные снимки, компьютерное гидрогеомеханическое моделирование.
Рисунок – Оптимальное комплексирование мультидисциплинарных методов и способов наблюдений для многоуровневых исследований и мониторинга гидротехнических сооружений
Структура методологических основ многоуровневых исследований гидротехнических сооружений горнодобывающих предприятий западной части российского сектора Арктики включает в себя: мультидисциплинарные методы и способы наблюдений, цифровую передачу и обработку данных, систематизацию и критериальный анализ, обоснование принятия управляющих решений по обеспечению промышленной и экологической безопасности.
Созданные методологические основы многоуровневых исследований гидротехнических сооружений апробированы на горнодобывающих предприятиях Кольского полуострова и могут быть применены в других горнодобывающих регионах РФ.
Автор: Калашник Н.А.
Основной проблемой гидротехнической системы (ГТС) «хвостохранилище – ограждающая дамба – основание» является обеспечение фильтрационной устойчивости дамбы при повышении уровня воды в хвостохранилище вследствие паводкового затопления или в результате повышенных технологических сбросов промышленных вод.
Для ГТС хвостохранилища ГОК «Олений ручей» выполнено компьютерное 3D гидрогеомеханическое моделирование внепланового повышения уровня воды, на основе чего оценена фильтрационная устойчивость ограждающей дамбы. При этом отличительной особенностью являлось интегрирование геомеханических и гидрогеологических условий, что позволило оценить, как напряжения и смещения грунтов, так и фильтрацию и внутрипоровое давление, а также выявить закономерности формирования депрессионной поверхности дренирующейся сквозь тело дамбы воды.
Выявлено, что рассчитанные значения градиента напора практически повсеместно ниже критического, за исключением случая максимального уровня и выхода воды на низовой откос (рис.). Рассчитанные значения коэффициента устойчивости больше нормативного при условии выхода дренирующейся воды на основание ограждающей дамбы. В случае выхода воды на низовой откос, устойчивость ограждающей дамбы хвостохранилища не будет обеспечиваться.
Рисунок - Модельные закономерности распределения градиента напора (а) и коэффициента устойчивости (б) для случаев выхода дренирующейся воды на основание или низовой откос дамбы
Авторы: Калашник А.И., Калашник Н.А., Запорожец Д.В., Максимов Д.А., Дьяков А.Ю.
Для исследования объекта складирования жидких минерально-сырьевых отходов горного производства как нестационарной природно-технической системы была разработана гидрогеомеханическая 3D модель, отражающая типовые характеристики ГТС хвостохранилищ горнорудных предприятий западной части российского сектора Арктики. В модели была заложена возможность исследования совместных фильтрационно-деформационных расчетов, в которых учитываются гидростатические (степень водонасыщения грунтов, гидравлический напор), гидродинамические (образование водотоков, скорость и давление потока) и геомеханические (деформации и смещения грунтов под действием силы тяжести, а также вследствие гидростатического и динамического давления воды) условия и нагрузки (рис.).
Рисунок - Модельные закономерности трансформации объекта складирования жидких минерально-сырьевых отходов горного производства как нестационарной природно-технической системы
Выявленные зависимости позволяют с высокой степенью достоверности (R2≥ 0,97) определить условия перехода объекта из стационарного состояния (стационарная фильтрация (Куст>2)) в нестационарное: последовательное формирование водотока (2>Куст>1), размыв (1>Куст>0,6) и разрушение (Куст<0,6). Дальнейшее снижение показателя устойчивости незначительно в силу резкой трансформации гидростатической фильтрации непосредственно в водоток и размыв.
Установленные модельные закономерности трансформации объекта складирования жидких минерально-сырьевых отходов горного производства как нестационарной природно-технической системы подтверждены комплексными экспериментальными наблюдениями на ГТС хвостохранилищ ГОК «Олений ручей» СЗФК, АО «Ковдорский ГОК», АО «Кольская ГМК».
Авторы: Калашник А.И., Мелихов М.В., Калашник Н.А., Лебедик Е.Ю.
На основе выполненных инженерно-геологических, гидрологических, геофизических и геодезических исследований хвостохранилища АНОФ-3 КФ АО «Апатит» построена его гидрогеологическая 3D модель (рис.). Модель имитирует хвостохранилище как открытую природно-техническую систему, подверженную эндо и экзо нагрузкам, и позволяет выявлять наиболее характерные особенности изменения ее гидрогеологического режима.
На базе гидрогеологической модели разработана гидрогеомеханическая 3D модель фрагмента хвостохранилища, включающего рассекающую дамбу, построенную на хвостовых отложениях с иловыми прослойками.
Моделированием выявлены скачкообразные изменения фильтрационно-деформационных процессов, достигающие критериальных, и определяющие механическую и фильтрационную устойчивость грунтов рассекающей дамбы как линейного насыпного грунтового сооружения на слабом основании.
Рисунок - Гидрогеологическая модель хвостохранилища АНОФ-3 КФ АО «Апатит» как открытой природно-технической системы
Авторы: Калашник А.И., Запорожец Д.В., Максимов Д.А., Дьяков Д.А., Еграшичева Д.Н., Смирнова О.В.
Выполнен 10–летний цикл комплексных исследований и мониторинга хвостохранилища ОФ АО «Кольская ГМК», результатами которых явились установленные особенности гидрогеологического состояния (рис.).
а)
б)
Рисунок - Динамика гидрогеологического режима хвостохранилищаАО «Кольская ГМК» (а), длин намывных пляжей и планового смещения контрольных реперов:б) Южной дамбы в) Северной дамбы хвостохранилища
Подтверждено, что хвостохранилище заполняется и эксплуатируется в соответствии с проектом и нормативными требованиями, вследствие чего опасные фильтрационно-деформационные процессы в ограждающих дамбах не формируются, а граничные условия соответствуют уравнениям Бернулли. Вместе с тем, динамика гидрогеологического режима хвостохранилища не отвечает принципу суперпозиции, не аппроксимируется, как линейной, так и более сложными дифференциальными зависимостями, что подтверждает, что хвостохранилище представляет собой открытую нелинейную гидротехническую систему, требующую постоянного контроля.
Авторы: Опалев А.С., Месяц С.П., Остапенко С.П., Аверина О.В., Овчинникова Н.Г.
Образование частиц магнетита микронного и субмикронного размера неизбежно сопровождает процессы переработки железных руд, что с учетом значительного объема отходов переработки железных руд обуславливает актуальность исследования свойств тонкодисперсных отходов горного производства с целью их выделения, снижения загрязнения природной среды и воздействия на человека. Однако, прогнозирование структурообразования при магнитном взаимодействии частиц до сих пор остается нерешенной задачей из-за сложной конфигурации результирующего магнитного поля, что обусловлено его дальнодействием. Для прогнозирования магнитных свойств суспензии на примере магнетита месторождений Заимандровского железорудного района разработана компьютерная модель динамики взаимодействия магнитных частиц, учитывающая их агрегацию под влиянием магнитного диполь-дипольного взаимодействия и разрушения агрегатов при тепловом (броуновском) движении. Расчетом показано, что электростатическое и дисперсионные взаимодействия не оказывают существенного влияния на динамику взаимодействия микронных и субмикронных частиц магнетита с учетом измеренных экспериментально дзета-потенциала и константы Гамакера. Разработана процедура калибровки компьютерной модели динамики взаимодействия магнитных частиц с использованием температурной зависимости коэффициента трансляционной диффузии частиц магнетита и концентрационной зависимости магнитной восприимчивости суспензии. Разработанный методический подход обеспечивает хорошую сходимость расчетных и экспериментальных данных и позволяет визуализировать агрегацию модельных частиц в результате их диполь-дипольных взаимодействий.
Разработанная компьютерная модель динамики взаимодействия магнитных частиц может быть применена для изучения воздействия внешнего магнитного поля на агрегационную способность тонких частиц магнетита с целью управления их извлечением в сепарационных процессах.
Рисунок 1 – Зависимость энергии взаимодействия частиц магнетита от их размера при объемной доле в суспензии 0,1 (А), от объемной доли частиц размером 1 мкм (Б):1 – магнитная диполь-дипольная при последовательной (а) и антипараллельной (б) ориентации частиц; 2 – тепловая; 3 – дисперсионная; 4 – электростатическая
Рисунок 2 − Равновесное распределение в объеме модельных магнитных частицразмером 0.4 мкм (А) и 1 мкм (Б) при объемной доле 0.05, температура 298 К
Авторы: Опалев А.С., Марчевская В.В.
Традиционные технологические схемы переработки магнетитовых руд основаны на нескольких стадиях измельчения и магнитной сепарации с получением готового концентрата в последней стадии обогащения. Такое построение схем приводит к переизмельчению магнетита и низкому качеству получаемой продукции, непригодной для прямой бездоменной металлизации.
По результатам выполненных исследований с использованием современного оборудования установлено монотонное снижение удельной магнитной восприимчивости тонкоизмельченных магнетитовых концентратов, выпускаемых на трех ГОКах, с уменьшением крупности зерен магнетита (рис. 1). Значимость полученных результатов заключается в обосновании рациональности стадиального вывода готового концентрата для уменьшения потерь тонких частиц магнетита с хвостами при получении высококачественных железорудных концентратов в схемах с магнитно-гравитационной сепарацией, что подтверждено данными полупромышленных испытаний.
Рисунок 1 – Зависимость удельной магнитной восприимчивости магнетитовых концентратов от размера частиц магнетита во фракции
Авторы: Лукичев С.В., Наговицын О.В., Билин А.Л., Наговицын Г.О., Гурин К.П., Корниенко А.В., Степачева А.В. и др.
Исходными данными для автоматизированного планирования открытых горных работ являются: технологическая блочная модель массива горной массы, база данных техники и оборудования, сеть транспортных коммуникаций, а также такие общие параметры сценария планирования как дата начала и период планирования, режим работы карьера, производительность по добыче полезных ископаемых за отчетный период.
Решение задачи краткосрочного планирования производится в три этапа. На первом этапе определяются объемы добычных и вскрышных работ и их местоположение в пространстве. На втором этапе производится распределение объемов работ по экскаваторам, создание транспортных схем. Последним этапом является автоматизированное формирование и расчет сценария планирования, анализ отчетных данных.
На основе последовательности отработки заходок, распределения выемочно-погрузочной техники и транспортных схем формируется сценарий планирования. В процессе расчета сценария для забоев, находящихся в работе, определяются ближайшие незаполненные на данный момент времени пункты разгрузки в соответствии с системой транспортных коммуникаций. Транспортная техника постепенно, по мере необходимости, вступает в работу, исключая простои экскаватора по причине отсутствия автосамосвалов, а также простои автосамосвалов, ожидающих погрузку в очереди у забоя. Таким образом, оптимизируется работа карьерного транспорта по критерию максимизации производительности автосамосвалов.
Авторы: Опалев А.С., Алексеева С.А., Фомин А.В., Черезов А.А., Новикова И.В.
Разработанная ранее технология стадиального получения концентрата в настоящее время успешно используется на АО «Олкон» и позволяет получать концентраты с содержанием до 69-70% Feобщ. Происходит постоянное увеличение спроса на высококачественные железорудные концентраты (ВКК) с содержанием более 70% Feобщ. В данной работе изучена возможность повышения качества концентрата для руд, перерабатываемых на АО «Олкон».
Исследования проводились для руд различного вещественного состава, отобранных из питания II стадии обогащения действующего производства: проба 1 представлена рядовыми рудами карьера Комсомольский, проба 2 – сформирована из бедной шихты карьеров XV лет Октября и Центрального, проба 3 – представлена магнетит-гематитовой разновидностью руды Оленегорского месторождения.
Разработанная методика основана на совместной оптимизации операций тонкого грохочения, измельчения и магнитно-гравитационного обогащения. Изучение измельчаемости руд проводилось по методике института «Механобр» с имитацией замкнутого цикла при использовании различной крупности грохочения по зерну 0,16 (используется на предприятии), 0,125 и 0,1мм. Далее обогатимость готовых продуктов измельчения исследовалась при использовании магнитно-гравитационной сепарации.
Анализ полученных данных показал, что наилучшие результаты для всех типов исследованных руд могут быть достигнуты при использовании тонкого грохочения по крупности 0,125 мм, которое обеспечит:
- содержание в готовом продукте измельчения около 55% класса -0.071 мм;
- максимальную удельную производительность мельницы по вновь образованному классу -0.071 мм при минимальных энергозатратах (рис. 1);
- получение высококачественного железорудного концентрата с массовой долей Feобщ около 71% и извлечением от операции около 95%, при этом эффективность процесса составит более 80% (рис. 2).
Рисунок 1 – Зависимость удельной производительности мельницы по вновь образованному классу -0.071 мм (а) и индекса чистой работы шарового измельчения (б) от крупности измельчения для магнетитовой руды с различных карьеров
Рисунок 2 – Результаты магнитно-гравитационного обогащения железистых кварцитов с различных участков месторождения приразличной крупности классификации:а) эффективность обогащения; б) качество магнетитового концентрата
Авторы: Опалев А.С., Алексеева С.А., Новикова И.В.
Характерной особенностью ранее разработанной инновационной технологии получения высококачественных железорудных концентратов является применение комбинации тонкого вибрационного грохочения и магнитно-гравитационной сепарации (МГС), обеспечивающей получение максимально высокого качества концентрата (с содержанием Feобщ не менее 69,5-70,0%) при содержании магнитного железа в сливе МГ-сепарации, близкого к отвальному. Внедрение такой технологии на ДОФ АО «Олкон» позволило существенно повысить извлечение железа общего в концентрат.
На примере руды Стойленского ГОКа выполнены исследования, подтверждающие эффективность данной технологии для железных руд других месторождений. Сущность исследований состоит в проведении серий опытов при подаче на обогащение руды, доизмельченной до различной крупности (от 50 до 85% класса -0.045 мм) с использованием классификации по зерну различной крупности (0.16, 0.125, 0.1 и 0.07 мм).
Выбор крупности измельчения, как анализируемого фактора, обусловлен тем, что при использовании стадиального вывода концентрата возникает необходимость решения важной задачи, заключающейся в выборе такой крупности обогащения, при которой возможно получение не только концентрата с максимальным качеством, но и отвальных хвостов. Для целенаправленного формирования и своевременного вывода на обогащение эффективно обогащаемого класса крупности используется операция тонкого грохочения, поэтому выбор оптимальной крупности классификации является важным фактором, позволяющим не только повысить эффективность разделения минералов на гравитационно-магнитном обогащении, но и уменьшить переизмельчение рудных минералов, приводящее к снижению их магнитных свойств. Анализ результатов МГ-сепарации проводился с точки зрения эффективности обогащения (Е) по критерию Ханкока-Луйкена (рис. 1).
Рисунок 1 – Эффективность магнитно-гравитационного обогащенияпри использовании классификации по зерну различной крупности
В результате исследований получены экспериментальные зависимости, связывающие технологические показатели обогащения с параметрами процесса грохочения, которые могут быть описаны полиномом второго порядка с высокой достоверностью аппроксимации R2, приближающейся к 1 (рис. 2). Наилучшие показатели достигаются при крупности классификации 0,1 мм, при этом содержание Feобщ в концентрате составляет 69,5%, извлечение 84,2%, эффективность классификации 79.2%. Номинальная крупность продукта при этом составляет -0.083 мм, что соответствует крупности измельчения 65% класса -0.045 мм.
Рисунок 2– Показатели, полученные при максимальной эффективности обогащенияв опытах с классификацией по зерну различной крупности и без нее
Известно, что вкрапленность магнетита для руды Стойленского месторождения составляет 0,05-0,08 мм, следовательно, оптимальные значения обогащения достигаются при крупности продукта, соответствующей верхнему пределу вкрапленности минерала. Содержание Feобщ и Feмагн в хвостах при работе в данном режиме находится в зоне минимальных значений и составляет 12% и 3% соответственно (рис. 3).
Рисунок 3 – Содержание железа в хвостах обогащения
Авторы: Марчевская В.В., Корнеева У.В.
Типичные апатит-нефелиновые руды Хибинских месторождений обладают сравнительно высокой флотационной способностью, практически однотипны и отличаются лишь количественным соотношением рудообразующих минералов. Наиболее распространенными минералами являются: фторапатит, нефелин, пироксены, амфиболы, полевые шпаты и слюды аннит-флогопитового ряда; в меньших количествах встречаются канкринит, содалит, магнетит титанистый, натролит, лампрофиллит.
Наиболее труднообогатимыми являются руды разрушенных зон, образование которых связано с химическими и физическими процессами в трещинных зонах гипергенеза. При их обогащении нарушается избирательность процесса флотации, в результате технологические показатели значительно ухудшаются.
Основной минерал апатит-нефелиновых руд – фторапатит – очень устойчив к химическому выветриванию, происходящему в обычных для хибинских месторождений щелочных средах. Второй по значимости минерал апатит-нефелиновых руд – нефелин – легко подвергается химическим и физическим процессам, протекающим при выветривании. Изменениям подвержены также и пироксены. В результате этих гидротермальных процессов в зонах разрушения образуются вторичные минералы: гидрослюды, цеолиты, глинистые минералы и гидроокислы железа, тонкодисперсные частицы которых в водной среде образуют коллоидные осадки с активными поверхностными свойствами. Тонкие полиминеральные псевдоморфозы по нефелину (шпреуштейн) часто имеют бурую окраску из-за присутствующих в их составе гидроокислов железа.
Исследования вещественного состава апатит-нефелиновых руд выполнены на материале 38 проб, отобранных на месторождениях Хибинского массива. Химический состав руд определен по основным компонентам: P2O5, Al2O3, TiO2, Na2O, K2O, CaO, SrO, SiO2, MgO, MnO; Feобщ., F. По результатам определений выполнен корреляционно-регрессионный анализ соотношения компонентов вещественного состава руд.
Наиболее тесные корреляционные связи наблюдаются между содержаниями компонентов, входящих в состав фторапатита: P2O5, CaO, SrO, F. Коэффициент парной корреляции r содержания P2O5 с CaO, SrO, F изменяется от 0,90 до 0,95 при достоверности аппроксимации R2 0,81-0,90. Al2O3общ. наиболее высокую прямую связь имеет с SiO2 и K2O Корреляционная связь Al2O3общ. и Na2O натрия слабее за счет ее нарушения в гипергенно измененных рудах. TiO2 наиболее тесно связан с Feобщ. и MnO.
Фторапатит очень тесно коррелирует с P2O5, CaO, SrO, F с коэффициентами корреляции 0,86-0,99. Для нефелина наиболее характерна связь с Na2O (r=0,94 при R2=0,88) и Al2O3 кислоторастворимым (r=0,91), причем в отличие от существовавшего ранее мнения, связь с Na2O значительно более устойчивая, поскольку Al2O3кр содержится в продуктах распада нефелина в зонах гипергенеза, что подтверждено расчетами. С Al2O3общ. нефелин связан значительно слабее из-за его присутствия в других алюмосиликатах. Титанит очень тесно связан с TiO2 (r=0,95 при R2=0,89), связь ильменита с TiO2 значительно слабее (r=0,73).
Рис. Корреляционная связь содержаний оксида фосфора и фтора
Рис. Корреляционная связь содержаний нефелина и оксида натрия
Автор: Марчевская В.В.
Методика рентгенофлуоресцентного определения основных элементов редкометалльных руд Зашихинского месторождения и продуктов их обогащения разработана с использованием метода внешнего стандарта.
Анализ ведется с использованием волнового спектрометра последовательного анализа ARL AdvantʹX производства компании Termo Scientific по K-линиям характеристического излучения ниобия, циркония и иттрия, L-линиям характеристического излучения тантала и тория с помощью установленного программного обеспечения OXAS версии 4.1.3.
Методика рентгенофлуоресцентного определения основных элементов редкометалльных руд Зашихинского месторождения и продуктов их обогащения используется для определения по III категории точности (рядовой анализ) элементов с содержаниями: ниобия (Nb2O5) от 0,02 до 50%, тантала (Ta2O5) – 0,005-0,5%, циркония (ZrO2) – 0,05-50%, иттрия – 0,01-5%, тория - 0,01-5%. Для этих содержаний расхождения между повторными определениями ниже допустимых расхождений по ОСТ 41-08-214-04.
Авторы: Марчевская В.В., Мухина Т.Н.
Исследования выполнены на шихте, составленной из неизмененных апатит-нефелиновых руд проб с добавлением к ним гипергенно измененных руд. По результатам укрупненных лабораторных испытаний установлено, что максимальная доля гипергенно измененных руд в шихте из неизмененных и измененных апатит-нефелиновых руд, при которой возможно их обогащение по реагентному режиму действующих фабрик, не должна превышать 20-25 %. При этом содержание P2O5 в апатитовом концентрате составляет 39,1-39,4 %, а его извлечение 95-96 % для рядовых неизмененных руд и 85 % для бедных руд. Связь содержания P2O5 в концентрате от доли в шихте измененных руд описывается линейной зависимостью по уравнению регрессии β = aδ + b, где β - содержание P2O5 в концентрате, δ - доля гипергенно измененных руд в шихте (%), a, b – коэффициенты. Выход концентрата γ также линейно связан с долей гипергенно измененных руд (%) в шихте по уравнению γ = aδ + b.
Рис. Корреляционная связь содержания P2O5 в апатитовом концентрате и его выхода от доли измененных руд в шихте
Авторы: Опалев А.С., Марчевская В.В
По результатам выполненных исследований с использованием современного оборудования: анализатора крупности тонких частиц, измерителя магнитных свойств материалов и рентгеновского дифрактометра, установлено монотонное снижение удельной магнитной восприимчивости тонкоизмельченных магнетитовых концентратов, выпускаемых на трех ГОКах, с уменьшением крупности зерен магнетита. Значимость полученных результатов заключается в обосновании рациональности стадиального вывода готового концентрата для уменьшения потерь тонких частиц магнетита с хвостами при получении высококачественных железорудных концентратов в схемах с магнитно-гравитационной сепарацией, что подтверждено данными полупромышленных испытаний.
Рис. Зависимость удельной магнитной восприимчивости магнетитовых концентратов от размера частиц магнетита во фракции
Авторы: Месяц С.П., Остапенко С.П., Петров А.А, Аверина О.В., Волкова Е.Ю., Овчинникова Н.Г.
На основании изучения самоорганизуемой природы почв обоснована методология и разработана технология восстановления природных экосистем, нарушенных при освоении георесурсов, в соответствии с принципом их самоорганизации. Восстановление природных экосистем рассматривается как эволюция системы «горная порода-биота» в конкретных климатических условиях. Повышение энергетического потенциала биоты в результате создания на первом этапе сеяного злакового фитоценоза без нанесения плодородного слоя обеспечивает быстрое образование биогенно-гумусо-аккумулятивного горизонта и значительно более быстрое, чем при самозарастании, формирование фитоценоза со структурой окружающего природного ландшафта.
Анализ данных геоботанического описания фитоценоза, формирующегося в ходе эволюции системы «горная порода - биота», на откосах ограждающей дамбы складированных отходов рудообогащения Хибинской группы месторождений, выполненного в 2023году, показал наличие растений-доминантов всех ярусов окружающего природного ландшафта. Выявлено 67 видов растений из 30 семейств (11 древесных, 34 травянистых и кустарничковых), 11 видов мхов и 11 видов лишайников. Динамика подселения растений-доминантов окружающего природного ландшафта в ходе лесной стадии сукцессии сеяного злакового фитоценоза, увеличение площади их проективного покрытия свидетельствуют о том, что формирование на первом этапе восстановления природных экосистем, нарушенных при освоении георесурсов, биологически активной среды созданием сеяного злакового фитоценоза без нанесения плодородного слоя обеспечивает быстрое формирование фитоценоза со структурой окружающего природного ландшафта и свидетельствует о восстановлении природных экосистем (таблица 1).
Таблица 1 - Динамика формирования фитоценоза на откосах ограждающей дамбы складированных отходов рудообогащения на лесной стадии сукцессии сеяного без нанесения плодородного слоя злакового фитоценоза.
* видовое разнообразие грибов и водорослей не учитывалось.
Рисунок 1. Соотношение количества видов в фитоценозе, формирующемся на откосе ограждающей дамбы складированных отходоврудообогащения, и в фитоценозе окружающего природного ландшафта
Рисунок 2. Соотношение проективного покрытия различных представителей видового состава фитоценоза, формирующегося на откосе ограждающей дамбы складированных отходов рудообогащения в ходе лесной стадии сукцессии сеяного без нанесения плодородного слоя злакового фитоценоза, и фитоценоза окружающего природного ландшафта по данным наземных наблюдений.
Рисунок 3. Актуальное состояние фитоценоза на откосах ограждающей дамбыскладированных отходов рудообогащения
Авторы: Месяц С.П., Остапенко С.П., Аверина О.В., Овчинникова Н.Г.
Изучены факторы восстановления растительного покрова, нарушенного при освоении месторождений полезных ископаемых, на примере фитоценоза, формирующегося на ограждающей дамбе складированных отходов обогащения апатит-нефелиновых руд Хибинской группы месторождений по разработанной в Горном институте КНЦ РАН методологии восстановления природных экосистем созданием биологически активной среды без нанесения плодородного слоя, рисунок 1. По данным спутниковых наблюдений в течение вегетационного периода изучено влияние рельефа и тепловлагообеспеченности на состояние формирующегося фитоценоза с использованием градиентных по высоте откоса ограждающей дамбы трансектах разной экспозиции. Применением усовершенствованной процедуры паншарпенинга обеспечены согласование пространственного разрешения спутниковых снимков с минимальным характерным размером элементов откоса дамбы и представительность данных, полученных при оценке состояния растительного покрова вегетационным индексом и индексом стресса влажности растений. Проведено обучение двух искусственных нейронных сетей прогнозу индексов вегетационного и стресса влажности растений на массиве данных, полученных в результате обработки видимых, инфракрасных и тепловых спектральных каналов спутниковых снимков исследуемого объекта. С помощью нейросетевой модели показано, что вегетационный индекс формирующегося растительного покрова антибатен индексу стресса влажности растений – доминирующему фактору восстановления природных экосистем, и температуре поверхности ограждающей дамбы хвостохранилища. Показано, что неблагоприятное сочетание факторов восстановления растительного покрова выявляется применением обученной нейросетевой модели без дополнительного привлечения данных спутниковых наблюдений.
Рисунок 1 - Актуальное состояние растительного покрова на ограждающей дамбе складированных отходов рудообогащения Хибинской группы месторождений:А – вид со спутника; Б – распределение растительного покрова
Характерным видом загрязнения вод, сопровождающим освоение георесурсов, является загрязнение взвешенными тонкодисперсными минеральными частицами, которое традиционно изучается по поглощению и рассеянию света частицами. Вместе с тем, коэффициенты поглощения и обратного рассеяния света минеральными частицами могут быть рассчитаны на основе спектральной яркости водных объектов по мультиспектральным спутниковым снимкам. В этой связи, анализ рассеяния света в поверхностном слое водных объектов по спутниковым данным является перспективным для мониторинга взвешенных веществ, поскольку в отличие от точечных наземных наблюдений, спутниковые снимки обеспечивают полный охват наблюдаемой территории. Исследование поверхностного слоя водных объектов как единого целого позволяет наблюдать развернутый в пространстве процесс самоочищения воды от загрязнения взвешенными веществами, в том числе в результате седиментации.
Изучена седиментационная устойчивость взвешенных тонкодисперсных минеральных частиц по данным спутниковых наблюдений их агрегации и седиментации на примере самоочищения субарктических озер от загрязнения отходами переработки апатит-нефелиновых, железных, медно-никелевых руд. По мультиспектральным снимкам водных объектов, сделанных космическим аппаратом Sentinel-2, определены средний размер взвешенных тонкодисперсных отходов переработки минерального сырья и плотность распределения частиц по крупности (рисунок).
Для учета агрегации разработана компьютерная модель динамики взвешенных частиц и выполнена параметризация сил электростатического и дисперсионного взаимодействия частиц минералов месторождений Кольского горнопромышленного комплекса. Показано, что баланс электростатической силы отталкивания и дисперсионных сил притяжения проявляется в образовании агрегатов тонкодисперсных минеральных частиц с характерной фрактальной размерностью, на примере Нефелина, Магнетита, Кварца, Пирита. Разработан алгоритм согласования результатов компьютерного моделирования динамики взвешенных частиц с результатами, полученными обработкой спутниковых изображений водных объектов.
Получено хорошее соответствие расчетных параметров седиментации тонкодисперсных отходов переработки минерального сырья в поверхностном слое водных объектов и данных спутниковых наблюдений. Определение седиментационной устойчивости загрязнения водоемов тонкодисперсными отходами переработки минерального сырья в рамках разработанного методического подхода не требует проведения наземных наблюдений; результаты исследований позволяют рассчитать скорость седиментации минеральных частиц и их агрегатов заданной крупности, что может быть использовано для мониторинга загрязнения водных объектов при адаптации технологий переработки минерального сырья к современным требованиям экологизации производства.
1 – озеро Колозеро, 2 – озеро Имандра губа Куреньга, 3 – озеро Мончеозеро, 4 – озеро Имандра губа Монче, 5 – озеро Имандра губа Белая
Рисунок 1 – Расположение объектов исследования и зависимость среднего диаметра взвешенных частиц тонкодисперсных отходов переработки минерального сырья от расстояния до источника загрязнения
Авторы: Месяц С.П, Остапенко С.П., Аверина О.В., Овчинникова Н. Г.
Значительные объемы добычи, перемещения и переработки руд при освоении месторождений полезных ископаемых являются источником загрязнения природной среды тонкодисперсными минеральными частицами. Несмотря на разнообразие существующих технологических решений, подбор метода кондиционирования вод, одновременно обеспечивающего низкие затраты и экологическую приемлемость, проблематичен. Решением этой проблемы является использование отходов основного производства предприятий. Практический и научный интерес представляет выявление условий агрегации взвешенных веществ с тонкодисперсными частицами пустой породы, подвергнутыми в процессе измельчения руд механической активации поверхности, для снижения содержания взвешенных в сточных водах без добавления реагентов.
Исследована агрегация в полидисперсной системе частиц микронного размера, на примере, разрабатываемых месторождений Кольского горнопромышленного комплекса. Предложен методический подход к оценке констант дисперсионных взаимодействий в системах минерал-вода и минерал-вода-минерал, основанный на согласовании набора экспериментальных данных об агрегации тонкодисперсных частиц, полученных методом лазерной дифракции в равновесных условиях, рисунок 1.
Установлено, что агрегация наиболее выражена в системах с частицами Гематита или Нефелина, в качестве хотя бы одного из компонентов, в меньшей степени - Пирита. Причины различия в свойствах поверхности бинарных соединений железа: Пирита (FeS2) и Гематита (Fe2O3), заключаются в различии взаимодействия воды с поверхностью их частиц: эффективная константа взаимодействия с водой Гематита (58.8 зептоДж) выше, чем у Пирита (52.2 зептоДж) и близка по величине к константам взаимодействия с водой Нефелина и Кварца (58.7 и 58.5 зептоДж, соответственно). Выявлен эффект неаддитивности дисперсионных взаимодействий в системах минерал-вода и минерал-вода-минерал. Так, различие констант Гамакера Гематит-Вода и Пирит-Вода на 11% приводит к двукратному различию констант в системах Гематит-Вода-Гематит и Пирит-Вода-Пирит.
С учетом полученных результатов целесообразно рассматривать отходы переработки железных и нефелинсодержащих руд в качестве перспективных материалов для кондиционирования вод, загрязненных взвешенными веществами. При этом следует принять во внимание ограниченную возможность удаления взвешенных веществ, характеризуемых малыми константами взаимодействия частиц через водную прослойку, например, Пирита. Для прогнозирования такой нежелательной ситуации, перспективен, простой в исполнении методический подход, заключающийся в экспериментально-расчетной оценке эффективных констант Гамакера взвешенных веществ на основе рутинной процедуры гранулометрического анализа лазерной дифракцией.
Рисунок 1 – Агрегация частиц минералов в типичной полидисперсной системе:А - функции плотности распределения частиц:1 – исходная система, 2 – система в агрегационном равновесии;Б - кинетика агрегации: 1 и 2 – компонен
