Способ разработки железорудных месторождений

Авторы патента:

Соколов Игорь Владимирович (RU)

Смирнов Алексей Алексеевич (RU)

Антипин Юрий Георгиевич (RU)

Гобов Николай Васильевич (RU)

E21C41/22 - руд, например разработка металлосодержащих россыпей

B03B7/00 - Комбинированные способы (сочетание мокрых и прочих способов) и устройства для разделения материалов, например для обогащения руд или отходов

Владельцы патента RU 2578138:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и предназначено для подземной разработки мощных железорудных месторождений. Способ разработки железорудных месторождений включает отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер с установкой в них обогатительного оборудования, включающего устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность. В состав подземной обогатительной фабрики включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов мокрой магнитной сепарации. По отдельной схеме с применением сгустителей, вакуум-фильтров осуществляют обезвоживание хвостов 1-2 стадий ММС, с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры. Хвосты последующих стадий мокрой магнитной сепарации, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, объединяют и направляют в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц из загрязненной воды, откуда твердую фазу удаляют при чистке отстойников, смешивают с хвостами 1-2 стадий ММС и транспортируют в закладываемые очистные камеры. Технический результат - повышение производительности и безопасности горных работ. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и предназначено для подземной разработки мощных железорудных месторождений.

Известен способ разработки рудных месторождений, включающий подземную разработку и обогащение руды на подземной обогатительной фабрике, выдачу концентрата и щебня на поверхность и использование хвостов обогащения для закладки выработанного пространства (Шварц Ю.Д., Семигин Р.И., Зицер И.С., Кутузов Д.С. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов/ Горный журнал. - №5. - 1992. - С. 42-45).

Недостатком известного технического решения является необходимость обеспечения безопасности эксплуатации обогатительной фабрики в подземном пространстве в течение длительного периода времени.

Прототипом изобретения является способ разработки рудных месторождений по патенту РФ №2338879, включающий отработку очистных блоков камерными системами разработки, полное обогащение руды на подземной обогатительной фабрике и закладку выработанного пространства текущими хвостами обогащения.

Существенным недостатком прототипа является то, что при размещении текущих хвостов обогащения в отработанных камерах необходимо проведение трудоемких и дорогостоящих мероприятий по изоляции закладываемых камер для предотвращения прорыва текущих хвостов обогащения в подземные выработки, мероприятий по отводу выделяющейся из закладки воды и соответствующих мероприятий по обеспечению безопасности горных работ.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности и снижение затрат на закладочные работы при подземной разработке и подземном обогащении железных руд.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что способ разработки железорудных месторождений включает отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с последующей закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер фабрики с установкой в них обогатительного оборудования, в том числе устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность.

В современной практике обогащения железных руд для получения высококачественных концентратов используется мокрая магнитная сепарация (ММС) в 4-5 стадий, причем на каждой стадии выделяются хвосты обогащения в виде пульпы с большим количеством воды и характерным для каждой стадии соотношением твердого-жидкого (Т:Ж): для хвостов 1 стадии ММС Т:Ж=18-30% (по весу), 2 стадии - 8-15%, последующих стадий - 0,5-4%. Размещение текущих хвостов (пульпы) в отработанном пространстве очистных камер требует дорогостоящей установки специальных перемычек и устройств для отбора воды, а кроме того, чревато опасностью внезапных прорывов пульпы и воды в подземные выработки, что тоже требует выполнения специальных мероприятий по предотвращению таких ситуаций (см. Лейзерович С.Г., Помельников И.И, Сидорук В.В., Томаев В.К. Ресурсовоспроизводящая безотходная геотехнология комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / М., «Горная книга», 2012, 547 с.).

Предлагаемый способ отличается тем, что с целью снижения затрат на закладочные работы и повышения безопасности горных работ в состав подземной обогатительной фабрики дополнительно включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов ММС, причем по отдельной схеме осуществляют обезвоживание хвостов 1-2 стадии ММС с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры, а хвосты последующих стадий ММС, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, объединяют и направляют в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц из загрязненной воды (см. например, Рыльникова М.В., Олизаренко В.В., Мингажев М.М., Михальчук А.П. Совершенствование технологии водоотведения, осветления шахтной воды и очистки водосборников от шлама. Материалы VII международной конференции «Комбинированная геотехнология». МГТУ, Магнитогорск, 2013, С. 78-80.). Твердую фазу удаляют при чистке отстойников, смешивают с хвостами 1-2 стадии ММС и транспортируют в закладываемые очистные камеры. Закладку очистных камер производят или обезвоженными хвостами обогащения с содержанием воды 3-9%, или сгущенными хвостами обогащения с содержанием воды 17-25% в виде тиксотропной (пастообразной) закладки. При необходимости в сгущенные хвосты добавляют цемент, что позволяет получить твердеющую закладку.

Способ разработки осуществляют следующим образом:

Железорудное месторождение отрабатывают этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства. Полное обогащение добытой руды производят на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер фабрики с установкой в них обогатительного оборудования, в том числе устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность.

Дополнительно в состав подземной обогатительной фабрики включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов мокрой магнитной сепарации, состоящий из сгустителей, вакуум-фильтров или других устройств аналогичного назначения и отстойников-осветлителей. По отдельной схеме с помощью сгустителей и вакуум-фильтров осуществляют сгущение и обезвоживание хвостов 1-2 стадий ММС с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры.

Хвосты последующих стадий ММС, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, насосами через общий трубопровод перекачивают в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц горных пород из загрязненной воды. Устройство представляет из себя конструкцию с поперечной перегородкой для принудительного осаждения твердых частиц. Смонтированная конструкция поперечной перегородки выполнена из двух сваренных из уголка полурам, внутри которых приварены пластины из листового металла, установленные под определенным углом к вертикальным стойкам. Поток пульпы, попадая на пластины, замедляется и изменяет свое направление, вследствие чего твердые частицы пульпы отбрасываются и оседают на почве отстойника. Управление отделением частиц из воды осуществляется за счет подбора числа пластин и угла их установки.

Кроме упомянутого устройства /4/ известен и ряд других устройств для управляемого отделения взвешенных твердых частиц от жидкостей путем осаждения, например, патент РФ 2075454 «Осветлитель шламовой воды», патент РФ 2089262 «Гравитационный отстойник», патент РФ 2290980 «Отстойник», а также другие подобные устройства.

Твердую фазу удаляют при чистке отстойников (например, при помощи грязевых насосов), смешивают с хвостами 1-2 стадий ММС и также транспортируют в закладываемые очистные камеры.

Степень обезвоживания хвостов определяется принятым при проектировании системы разработки видом закладки (сухая, гидравлическая или твердеющая) и схемой транспортирования хвостов в закладываемыекамеры. Закладку очистных камер производят или обезвоженными хвостами обогащения с содержанием воды 3-9%, или сгущенными хвостами обогащения с содержанием воды 17-25% в виде тиксотропной пастообразной закладки. При необходимости в сгущенные хвосты добавляют цемент, что позволяет получить твердеющую закладку.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно сократить объем трудоемких и дорогостоящих мероприятий по изоляции закладываемых камер для предотвращения прорыва текущих хвостов обогащения в подземные выработки, мероприятий по отводу выделяющейся из закладки воды и обеспечить более высокий уровень безопасности горных работ.

Источники информации

1. Шварц Ю.Д., Семигин Р.И., Зицер И.С., Кутузов Д.С. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов // Горный журнал. - 1992. - №5. - С. 42-45.

2. Патент на изобретение РФ №2338879 E21C 41/22, 20.11.2008.

3. Лейзерович С.Г., Помельников И.И, Сидорук В.В., Томаев В.К. Ресурсовоспроизводящая безотходная геотехнология комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / М., «Горная книга», 2012, 547 с.

4. Рыльникова М.В., Олизаренко В.В., Мингажев М.М., Михальчук А.П. Совершенствование технологии водоотведения, осветления шахтной воды и очистки водосборников от шлама. Материалы VII международной конференции «Комбинированная геотехнология». МГТУ, Магнитогорск, 2013, С. 78-80.

5. Патент на изобретение РФ №2075454, B01D 21/24, 20.03.1997.

6. Патент на изобретение РФ №2089262, B01D 21/24, 10.09.1997.

7. Патент на изобретение РФ №2290980, B01D 21/24, 27.01.2007.

1. Способ разработки железорудных месторождений, включающий отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер с установкой в них обогатительного оборудования, включающего устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность, отличающийся тем, что в состав подземной обогатительной фабрики включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов мокрой магнитной сепарации, причем по отдельной схеме с применением сгустителей, вакуум-фильтров осуществляют обезвоживание хвостов 1-2 стадий ММС, с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры, а хвосты последующих стадий мокрой магнитной сепарации, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, объединяют и направляют в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц из загрязненной воды, откуда твердую фазу удаляют при чистке отстойников, смешивают с хвостами 1-2 стадий ММС и транспортируют в закладываемые очистные камеры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что закладку очистных камер производят или обезвоженными хвостами обогащения с содержанием воды 3-8,5%, или сгущенными хвостами обогащения с содержанием воды 17-25% в виде тиксотропной пастообразной закладки, или сгущенными хвостами с добавлением цемента.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке тонких, пологих и наклонных жил. Способ заключается в подготовке и нарезке очистных блоков, взрывной отбойке секций скважинами с формированием породного вала, параллельного очистному забою, в возведении закладочных перемычек вдоль подготовительных выработок и в заполнении промежутков между смежными породными валами твердеющей закладкой.

Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива // 2569663

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой.

Способ разработки наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород // 2563857

Способ может быть использован при разработке наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород.

Способ разработки сверхмощных месторождений этажно-камерной системой // 2560734

Изобретение относится к горной промышленности. Способ включает разделение рудной площади на блоки, проведение подготовительных и нарезных выработок с формированием камер, проходкой в них отрезного восстающего, созданием на его основе отрезной щели и формированием выпускной воронки в виде траншеи, с последующей отбойкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющей смесью.

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2558841

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел камерными системами. Способ включает проходку выработок для деления рудного тела на панели, камерно-целиковый порядок выемки руды в панели и закладку выработанного пространства твердеющей смесью.

Способ установления допустимой минимальной мощности рудного тела при подэтажно-камерной системе разработки // 2553819

Изобретение относится к горной промышленности, в частности при подэтажно-камерной или камерной системах разработки маломощных рудных тел. Способ установления допустимой минимальной мощности рудного тела включает в себя определение фактической мощности рудного тела в массиве горных пород и содержания в нем полезного компонента.

Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков // 2547858

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке руд, в частности алмазосодержащих, залегающих в виде целиков за контуром карьера непосредственно под ответственными объектами.

Способ подземной разработки пологих и наклонных жил // 2536541

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к подземной разработке месторождений, представленных пологими и наклонными жилами. Отработку очистных блоков при выемке жил ведут в две стадии.

Камерный способ отработки мощных, ценных, рыхлых рудных месторождений // 2536514

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке рыхлых рудных месторождений, в том числе и мощных и богатых, перекрытых слабыми наносными породами.

Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд // 2535859

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд. Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд включает разделение рудного тела на этажи, а этажей - на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке.

Способ и технологическая линия обогащения отходов горно-обогатительных предприятий // 2577777

Изобретение относится к области горнорудной промышленности и может быть использовано при утилизации отходов производства горно-обогатительных предприятий вольфрам-молибденовых руд, содержащих редкие и ценные металлы.

Способ измельчения железомарганцевой руды сложного состава // 2574690

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Гематит-браунитовые и магнетитовые типы железомарганцевой руды раздельно дробят в щековой дробилке.

Обогащение тантал-ниобиевых руд гравитационно-магнитным способом // 2574089

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении тантал-ниобиевых и других редкометалльных руд. Обогащение тантал-ниобиевых руд гравитационно-магнитным способом включает дробление исходной руды с направлением дробленого материала на предварительную классификацию с выделением крупнозернистой фракции и готовой к переработке мелкозернистой фракции, измельчение в замкнутом цикле с мельницей крупнозернистой фракции, последующее гравитационное разделение мелкозернистой фракции с использованием винтовой сепарации на легкую и тяжелую фракции с доводкой ее тяжелой фракции концентрацией на столе с получением чернового гравитационного концентрата 1, отвальных хвостов и промежуточных продуктов, подвергаемых последующей вторичной, более тонкой классификации с выделением мелкозернистых и крупнозернистых фракций, измельчение в замкнутом цикле с мельницей крупнозернистой фракции, концентрацию мелкозернистых фракций на шламовом столе с получением отвальных хвостов и гравитационного концентрата 2, магнитную сепарацию черновых гравитационных концентратов 1 и 2.

Способ комплексной переработки шламов металлургических и горно-обогатительных предприятий // 2566706

Изобретение относится к способу переработки шламов металлургических и горно-обогатительных комбинатов. Из исходного сырья при дезинтеграции удаляют негабаритные включения, из полученного продукта готовят пульпу и обрабатывают ее высокоамплитудными ультразвуковыми колебаниями, далее проводят гравитационную сепарацию, при которой образуется два потока, содержащих цинк- и свинецсодержащие продукты.

Поточная линия для извлечения урана и молибдена из ураномолибденовых руд // 2565625

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения урана и молибдена из ураномолибденовых руд на горно-химических предприятиях.

Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу // 2557265

Изобретение относится к электротеплоэнергетике и гидрометаллургии, к области подготовки энергетического и гидрометаллургического сырья к энергетическому и гидрометаллургическому использованию соответственно.

Способ рудоподготовки полиметаллических руд для выщелачивания // 2553706

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам рудоподготовки полиметаллических руд перед кислотным выщелачиванием с извлечением цветных, редких, редкоземельных металлов (РиРЗМ) и металлов платиновой группы (МПГ).

Способ извлечения мелких частиц благородных металлов из россыпей // 2548272

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к обогащению песков и техногенных отвалов россыпных месторождений золота и металлов платиновой группы (МПГ) гравитационными методами.

Комплекс для переработки золотосодержащих руд месторождений сланцевой формации сухоложского типа // 2542924

Изобретение относится к переработке золотосодержащих руд месторождений сланцевой формации сухоложского типа. Заявленный комплекс для переработки руд включает связанные между собой по ходу технологического процесса модули дробления, измельчительно-гравитационный модуль, флотационный модуль и металлургический модуль.

Способ комплексной переработки растительной биомассы // 2542580

Изобретение относится к переработке растительной биомассы, в частности древесных опилок, стружки, корней, веток и других растительных фрагментов, разделением на целлюлозную, лигниновую и низкомолекулярную фракции.

Модуль тонкого обогащения // 2581064

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и, в частности, к разработке золото-платиносодержащих россыпных месторождений с содержанием мелких и тонких частиц. Технический результат - повышение эффективности обогащения за счет его стадийности. Модуль тонкого обогащения включает шлюз-виброгрохот для улавливания и непрерывного выделения при грохочении мелких и тонких частиц тяжелой фракции - 4 мм. Шлюз-виброгрохот подсоединен к основному шлюзу первой стадии обогащения. Устройство содержит также приемный бункер для сбора отгрохоченной фракции, пульповод, протяженность которого и кривизна выбраны в зависимости от промывности материала и необходимой высоты подъема пульпы. При этом в пульповоде обеспечена возможность дезинтеграции материала пульпы кавитационными процессами и центробежными силами. Собственно пульповод обеспечивает подачу пульпы в гидроциклон с выпускным отверстием, который предназначен для дополнительной дезинтеграции материала пульпы, ее обезвоживания, дешламинации и отгрузки тяжелой фракции в доводочный шлюз гравитационного обогащения. Этот шлюз обеспечивает в качающемся режиме концентрацию полезной тяжелой фракции до 0,1 мм. 1 ил.