 |
7.7. Разработка россыпных месторождений
|
|
|
|
Россыпи образовались в результате разрушения коренных рудных месторождений и представляют собой отложения обломочных пород, содержащих какой-либо полезный минерал или металл.
Продукты разрушения оставались на месте (э л ю в и а л ь н ы е и д е л ю в и а л ь н ы е р о с с ы п и ) или переносились водными потоками на значительные расстояния (аллювиальные россыпи). Основное промышленное значение имеют аллювиальные россыпи (которые обычно располагаются в долинах рек и покрыты наносами, называемыми т о р ф а м и ) мощностью от 1, 5 до 20—30 м и более. Породы, подстилающие россыпь, называют п л о т и к о м, а металлосодержащий слой — п е с к а м и. Мощность песков колеблется от 0, 5 до 3 м, составляя иногда 10— 15 м. Длина россыпей достигает нескольких километров при ширине, измеряемой сотнями метров. Россыпи содержат полезные ископаемые: золото, платину, алмазы, касситерит, шеелит и другие минералы.
Обогащение песков. Для извлечения полезного ископаемого из песков их обогащают. Обогащение ведут в водной среде и называют промывкой. В процессе промывки различают следующие операции: размыв, сокращение и доводку.
Размыв песков осуществляют на наклонных грохотах, в бочках (скрубберах).
Рис. 7. 21. Схемы скруббера (а) и шлюза (б) для промывки песков.
С к р у б б е р (рис. 7. 21, а) имеет глухой 2 и перфорированный 3 ставы и приводится во вращение электродвигателем 4. Частота вращения скруббера 20—25 мин1. Поступившие через бункер 1 пески в глухом ставе скруббера измельчаются, для чего он снабжен ножевыми выступами (наборинами). Одновременно с механическим измельчением происходит и размыв песков водой, подводимой во внутреннюю часть скруббера. Мелочь с водой проходит через отверстия перфорированного става и поступает для дальнейшего обогащения на шлюзы, а крупные фракции (галька) ленточными конвейерами транспортируются в отвалы. Производительность скруббера 25—30 м3/ч.
|
|
|
Сокращение песков ведут в ш л ю з а х и о т с а д о ч н ы х м а ш и н а х. Шлюз (рис. 7. 21, б) представляет собой наклонно установленный деревянный или металлический желоб 1 шириной 0, 5—1, 5 м. Дно шлюза покрывается матом 3 (ворсистым материалом или рифленой резиной). На мат укладывают трафарет 2 из поперечных брусков, Скрепленных между собой двумя продольными планками. Наклон шлюза (3—12°) зависит от крупности и плотности пропускаемого через него материала. При пропускании через шлюз размытых песков частицы металла и тяжелые минералы задерживаются матом и трафаретом, а порода с меньшей плотностью выносится из шлюза водным потоком и направляется в отвалы. Для более полного извлечения мелких частиц металла применяют шлюзы в сочетании с отсадочными машинами, классификаторами и концентрационными столами, устройство которых рассматривается в специальном курсе. В результате сокращения выделяют концентрат (черные шлихи) — минералы с большим удельным весом.
Доводка заключается в выделении из шлихов конечного продукта (золота, платины и др. ) и осуществляется на специальных д о в о д о ч н ы х с т а н к ах, а м а л ь г а м а ц и о н н ы х ш л ю з а х и пр.
Способы разработки россыпей. Россыпи с небольшими притоками воды разрабатывают экскаваторами и скреперами. Так как россыпи сложены мягкими породами, их разработку ведут драглайнами.
Э к с к а в а т о р н ы й с п о с о б разработки тесно связан с характером обогатительных устройств и сооружений. В системах со с т а ц и о н а р н ы м и п р о м ыв н ыми п р и б о р а м и экскаватор грузит пески в транспортные сосуды колесного транспорта или в передвижной бункер, установленный над ленточным конвейером, который транспортирует пески до обогатительных устройств. Стационарные промывные приборы обслуживают прииск в течение двух-четырех лет, а затем переносятся на новое место, ближе к экскаваторным забоям. При значительной мощности песков устраивается одна центральная промывная установка, обслуживающая прииск в течение всего срока его существования.
|
|
|
При экскаваторном способе разработки применяют простую бестранспортную систему разработки обычно с одним экскаватором для вскрышного и добычного забоя (система
«экскаватор — карьер»).
Экскаваторный способ с п л а в у ч и м и м о й к а м и используют при разработке обводненных россыпей. Условия его применения во многом сходны с условиями дражной разработки. Плавучая мойка представляет собой сооружение, смонтированное на судне. Она оборудована всеми приборами, необходимыми для обогащения песков. В отличие от драги плавучая мойка не имеет черпающего устройства, поэтому она менее громоздка по своей конструкции и переброска ее с места на место значительно проще. По этой причине экскаваторная разработка с плавучими мойками может применяться при меньших запасах песков, чем дражная.
Плавучие мойки работают в сочетании с драглайнами, причем последние грузят в бункер мойки не только пески, но и торфа. Если мощность торфов значительна, то их предварительно убирают скреперами, бульдозерами или экскаваторами. Суточная производительность плавучих моек достигает 1000—1500 м3.
К о л е с н ы е с к р е п е р ы и б у л ь д о з е р ы применяют для разработки небольших территориально разбросанных россыпей или при небольшой мощности песков, когда использование экскаваторов нецелесообразно из-за плохого наполнения ковша. Более широко колесные скреперы и бульдозеры распространены на вскрышных работах при различных способах разработки россыпей. Возможность съема пород тонкой стружкой по мере их оттаивания позволяет успешно применять колесные скреперы и бульдозеры при разработке многолетнемерзлых россыпей. В этом случае оттаивание торфов или песков происходит естественным путем за счет тепла солнечной радиации. Влажность пород (особенно если они содержат большое количество глинистых частиц) снижает производительность скреперов, а иногда и вовсе препятствует их использованию.
|
|
|
Рис. 7. 22. Схема разработки россыпи колесными скреперами: 1 – бульдозер; 2 – скрепер; 3 – отвал хвостов
Схема разработки россыпи колесными скреперами приведена на рис. 7. 22. Предварительно удаляют торфа на определенной площади, позволяющей приступить к выемке песков. В дальнейшем разработку ведут двумя забоями: по пескам и торфам. Скрепер может перемещаться как вдоль, так и поперек россыпи. Торфа размещают в отвалах за границами россыпи, а пески транспортируют к стационарной мойке. Обычно применяют легкие промывные
приборы, которые через каждые 600—-800 м переносят на новое место. Плотик зачищают бульдозером. Применение скреперов вместимостью 12—20 м3 позволяет увеличить расстояние транспортирования до 1000—1500 м.
Выемка пород бульдозерами сочетается обычно с экскаваторной погрузкой их на конвейерный транспорт или в бункер передвижной мойки.
Г и д р а в л и ч е с к и й с п о с о б разработки россыпей применяют при значительном (не менее 0, 05—0, 08) уклоне россыпи, незначительной ее обводненности и отсутствии или небольшом количестве неразмываемых глыб и валунов. По возможности используют наиболее простой способ разработки попутным забоем с непосредственной подачей песков на промывные приборы- шлюзы. Данный метод приемлем при относительно небольшой мощности россыпи (до 3—5 м) и соответствующем уклоне плотика.
Если рельеф местности не позволяет осуществлять подачу песков непосредственно на промывной прибор, то применяют принудительную подачу грунтовыми насосами. Необходимость разжижения песков для их обогащения делает гидравлический способ разработки россыпей особенно эффективным.
Одним из наиболее производительных и экономичных способов разработки россыпей является д р а ж н ы й, обеспечивающий высокий уровень механизации и автоматизации всех производственных процессов.
Д р а г а — плавучее сооружение, на котором осуществляются все основные производственные операции по добыче и обогащению песков: извлечение из забоя, размыв и сокращение песков и удаление хвостов в отвалы. По мере выемки песков драга перемещается вслед за забоем. Драгами разрабатывают обводненные россыпи шириной не менее 30—40 м при отсутствии прослойков крепких пород. Глубина залегания плотика россыпи не должна превышать максимальной глубины черпания драги и составляет 20—50 м. Препятствием к применению дражной разработки является значительный уклон плотика (более 0, 012 — 0, 02), осложняющий поддержание уровня воды на определенных отметках. Запасы песков должны обеспечивать работу драги на одном разрезе не менее 8—12 лет, так как переброска драги на новое место связана с большими затратами на ее демонтаж и монтаж.
|
|
|
Рис. 7. 23. Схема драги
Схема расположения главных узлов драги приведена на рис. 7. 23.
Понтон 12 драги представляет собой плоскодонное судно длиной 24—112 м, изготовленное из стали и служащее для размещения на нем всего оборудования. В носовой части понтона имеется прорезь для размещения черпаковой рамы. Толщина обшивки металлических понтонов 5—20 мм. На понтоне установлены металлические фермы 2, к которым крепятся механизмы драги. К носовой мачте 1, представляющей собой сложную балку с четырьмя опорными ногами, подвешивают черпаковую раму 14. Для подвески сваи 10 и хвостового конвейера 8 служит кормовая мачта 6.
Извлечение песков из забоя и доставка их на драгу производятся черпающим устройством (черпаковая рама и черпаковая цепь).
Черпаковая цепь состоит из отдельных черпаков (ковшей) 13 вместимостью по 50—600 л, шарнир но соединенных между собой. Черпаки изготовляют из марганцовистой стали. Черпаковая рама представляет собой металлическую балку коробчатого сечения, верхний конец которой скобой опирается на вал верхнего барабана 3. К черпаковой раме крепятся опорные ролики, которые поддерживают черпаковую цепь. Длина рамы (17-—92 м) определяет возможную глубину черпания. Верхний барабан шестигранной формы является ведущим, а нижний 15 — круглой формы — направляющим.
При прохождении через верхний барабан порода из черпаков разгружается в завалочный лоток 4, а из него поступает в промывочную бочку 5, в которой происходит размыв песков. Промывочная бочка драги с черпаками вместимостью по 380 л имеет диаметр 2, 5 м и длину 15, 4 м. Размытые пески через отверстия в бочке поступают в распределитель, а из него на шлюзы 11 и в отсадочные машины. Шлюзы располагают поперек и вдоль драги в два или три яруса. Общая площадь шлюзов измеряется сотнями квадратных метров (например, на драге с черпаками вместимостью по 210 л она составляет 316 м2).
|
|
|
Прошедшие через шлюзы пески (эфели) направляются в отвал позади драги по эфельным колодам 9, являющимся непосредственным продолжением шлюзов. Крупный материал через галечный лоток 7 поступает на ленту конвейерного отвалообразователя и размещается в отвале крупной фракции.
Промпродукт из отсадочных машин поступает на концентрационные столы, на которых происходит выделение концентрата.
Перемещение драги производится маневровыми лебедками с помощью свай. Свая (коробчатая балка со стальным наконечником) подвешивается на канате, может опускаться и подниматься, двигаясь в специальных направляющих. На каждой драге устанавливают по две сваи. В процессе работы одна из свай драги опущена вниз и конец ее находится в породах отвала. Относительно этой сваи драга может поворачиваться вправо и влево на определенный угол. Для поворота на драге установлены две маневровые лебедки, канаты от которых проходят через блоки, укрепленные на берегу, и крепятся к драге.
Черпаковая рама опускается на забой, черпаковая цепь приводится в движение и драга поворачивается одной из маневровых лебедок вокруг сваи вправо или влево. После отработки одного слоя опускают черпаковую раму на следующий слой и, поворачивая драгу второй лебедкой в обратном направлении, отрабатывают этот слой. Отработав забой на всю высоту, зачищают плотик и поднимают раму. После отработки одной заходки драгу поворачивают в сторону рабочей сваи до предела, опускают в грунт вторую сваю и поднимают первую. Затем, развернув драгу в противоположную сторону, опускают первую сваю и поднимают вторую. В результате таких движений драга переместится вперед на величину одного шага. Величина шага зависит от расстояния между сваями и угла разворота драги (60—120°) и составляет 2—8 м. Небольшие драги не имеют свай и перемещаются пятью маневровыми лебедками.
В качестве силового оборудования на драгах устанавливают электродвигатели, суммарная мощность которых достигает 1500—2000 кВт и более. Драгу обслуживают 10—15 чел. во главе с драгером, на которого возложено общее руководство работами.
Наиболее крупная драга 600Д имеет черпаки вместимостью 600 л и глубину черпания 50 м. Завалочный бункер драги снабжен автоматическим устройством для удаления за борт валунов размером более 500 мм. Промывочная бочка имеет диаметр 3, 2 м и длину 21 м. Управление драгой дистанционное, автоматическое с применением промышленной телевизионной установки. Для сообщения между этажами смонтирован лифт. Драгой управляет экипаж из 8—9 чел. Ниже
приведена ее техническая характеристика.
Габариты, м:
| длина | |
| ширина | 53, 7 |
| высота от уровня воды | |
| Длина черпаковой рамы, м | |
| Число черпаков в цепи | |
| Длина сваи, м | |
| Масса сваи, т | |
| Общая установленная мощность, кВт | 7 300 |
Масса драги, т 10854
Производительность драги, м3/ч 580—600
Россыпи, не имеющие достаточного притока воды для дражной разработки, требуют предварительного обводнения. Воду подводят в верхнюю часть долины по канавам или трубам из ближайшей реки или водоема. Если мощность торфов относительно невелика и они не содержат включений, нарушающих процесс обогащения или затрудняющих их выемку (валуны, пни и корни растений), специальных работ по удалению торфов не ведут и отработку их наряду с выемкой песков ведут драгой. В неблагоприятных для дражной разработки условиях вскрышные работы осуществляют бульдозерами, скреперами или экскаваторами. Применяют два основных способа вскрытия: котлованный и плотинный.
При к о т л о в а н н о м в с к р ы т и и драгу монтируют на борту котлована с последующим спуском в него драги после заполнения котлована водой. При небольших притоках воды монтаж драги может вестись в самом котловане, что позволяет избе жать такой сложной и ответственной операции, как спуск драги в водоем.
При п л о т и н н о м в с к р ы т и и драгу монтируют на поверхности россыпи и она всплывает после заполнения водой участка, огражденного плотиной.
Разработка россыпи может вестись в направлении восстания или падения долины. Отработка россыпи по восстанию позволяет повысить извлечение металла, так как водой уносятся от забоя илистые частицы.
Большой уклон плотика осложняет дражную разработку, так как требует применения тех или иных мероприятий по поддержанию уровня воды в дражном разрезе на определенных отметках.
Системы дражной разработки классифицируют в зависимости от ширины россыпи. Длина хода зависит от уклона плотика и способа поддержания уровня воды в дражном разрезе. Система разработки п о п е р е ч н ы м и х о д а м и характеризуется перемещением драги поперек россыпи. После отработки каждой ленты драга поворачивается у борта россыпи и, двигаясь в обратном направлении, отрабатывает следующую ленту.
Выбор той или иной системы разработки зависит от размеров россыпи, способа маневрирования драги, потребности в металле и других факторов. Так, с и с т е м а р а з р а б о т к и п р о д о л ь н ы м и х о д а м и позволяет отработать в первую очередь наиболее богатую часть россыпи (струю), что способствует быстрейшей окупаемости оборудования. Система поперечными ходами обеспечивает более полную отработку бортов россыпи, что имеет большое значение при отработке россыпей с непостоянной шириной.
Отвалы, размещаемые позади драги, заваливают часть песков по бокам поперечного или продольного хода. При выемке соседних лент извлечение заваленных песков требует переработки большого количества хвостов. Поэтому иногда заваленные пески не отрабатывают, составляя их в целиках. Чем шире дражный забой, тем меньше потери песков.
Дражный способ разработки наиболее высокопроизводительный и экономичный. Он может применяться для разработки очень бедных россыпей. Суточная производительность крупных драг достигает 10—12 тыс. м3, а годовая (в благоприятных условиях) — 2—4 млн. м3. Эксплуатационные потери при дражной разработке находятся в пределах 2—5%, а технологические, связанные с обогащением песков, — 5—8 %. Разубоживание песков составляет 2—10 %.
|
|
|
