Визначення закономірностей розкриття базальтів Волині, що містять самородну мідь, у процесі перед промислової підготовки родовища до комплексної переробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ

ім. М.С. ПОЛЯКОВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ РОЗКРИТТЯ БАЗАЛЬТІВВОЛИНІ, ЩО МІСТЯТЬ САМОРОДНУ МІДЬ, У ПРОЦЕСІ ПЕРЕДПРОМИСЛОВОЇ ПІДГОТОВКИ РОДОВИЩА ДО КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРЕРОБКИ

05.15.09 - "Геотехнічна і гірнича механіка"

ГРИНЮК Тетяна Юріївна

Дніпропетровськ - 2009

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

базальт мідь порода мінералогічний

Актуальність теми

Перші знахідки самородної міді були виявлені у волинських базальтах в 30-х роках минулого сторіччя. Відтоді їх унікальне походження інтенсивно вивчається, ведуться пошукові розвідувальні роботи на мідні руди, виявлені ділянки багатої мідної мінералізації. Одним з найбільш перспективних, установлених Рівненською геологічною експедицією, є Рафалівський рудний вузол у Рівненській області. Трапова формація базальтів тут складена переважно базальтами, базальтовими туфами і лавокластичними брекчіями. У зв'язку з відкриттям у 1999 році геологами Рівненської експедиції перспективних покладів самородної міді у всіх трьох складових родовища, вивчення цих утворень, їхнього складу і властивостей набуло практичного значення.

За прогнозами потреби України в самородній міді на 2006-2010 роки складають близько 170 тис. тонн на рік, у той же час Україна не має розвіданих запасів мідних руд, тому знайдені на Волині рудопрояви міді вимагають детального вивчення. Відкрита розробка базальтів з включеннями самородної міді здійснюється для отримання щебеню та будівельних матеріалів. Комплексне вилучення металів і самородної міді не робиться через брак даних про закономірності розподілу самородної міді в масиві, обґрунтованих технологічних параметрів співвідношення вибухового і механічного дроблення, здрібнювання і класифікації при високій і недостатньо вивченій тектонічній та техногенній тріщинуватості масиву, які дозволили б створити дослідно-промислову ділянку для уточнення параметрів і економічної оцінки комплексної переробки. Виконані дослідження з комплексної переробки родовищ у ІГТМ НАН України, НГУ, КТУ, а також проектні роботи в інститутах Кривбаспроект, Укрдіпроруда, Механобрчормет та інших не враховують особливості геологічної будови і технологічних умов комплексної розробки базальтових родовищ самородної міді Волині.

Наукове завдання полягає у встановленні закономірностей розподілу корисних компонентів у базальтовому родовищі, розвитку тріщиноутворення в масиві, обґрунтуванні особливостей руйнування, подрібнення, здрібнювання і класифікації з урахуванням крупності та складу компонентів для розробки методів їхнього вилучення при комплексному використанні базальтової сировини.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами

Спрямованість дисертації відповідає тематиці робіт, що проводяться в Інституті геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України і Міжнародному економіко-гуманітарному університеті ім. С. Деменчука. Автор брав участь у виконанні "Програми розвитку і промислового освоєння мінерально-сировинних ресурсів Рівненської області на період до 2010 року", затвердженої постановою обласної ради № 584 від 19.12.06, а також робіт за темою № 01070004179 "Обґрунтування параметрів технологічних методів видобутку корисних копалин у Рівненсько-Волинському регіоні", у якій автор був виконавцем; автор взяв участь у розробці "Концепції розвідки, пробної експлуатації і промислового освоєння стратегічних видів корисних копалин", що належить до надр Рівненської області, затвердженої Відділенням наук про Землю НАН України № 7, § 35 від 06.07.1999.

Ідея роботи полягає у використанні встановлених закономірностей структури базальтового масиву, особливостей його руйнування і кількісного вмісту міді в різних класах крупності для обґрунтування методів підготовки базальтової сировини до вилучення корисних компонентів.

Мета і задачі досліджень

Метою роботи є розробка методів підготовки базальтової сировини до вилучення самородної міді та комплексної переробки вміщувальних порід для їх подальшого раціонального використання на основі аналізу структури, кількісної оцінки вмісту і встановлених закономірностей руйнування, класифікації і вилучення.

Для досягнення поставленої в роботі мети сформульовані такі задачі досліджень:

1. Аналіз вивченості родовища базальтів і можливостей його комплексного використання.

2. Провести дослідження тріщинуватості масиву і встановити закономірності поширення тріщин.

3. Виконати дослідження результатів дроблення, подрібнювання і класифікації мідьвмісних вміщувальних порід і встановити їх раціональні параметри.

4. Визначити закономірності розподілу самородної міді й інших корисних компонентів у породах різного мінералогічного складу, що залягають у трапах базальтів.

5. Розробити і впровадити методики і рекомендації з підготовки базальтової сировини до комплексної переробки і вилучення самородної міді.

Об'єкт досліджень - процес рудопідготовки магматичних гірських порід, що складають базальтовий масив, який визначає комплексну переробку для видобутку самородної міді й інших корисних компонентів.

Предмет досліджень - особливості підготовки базальтової гірської маси до комплексної переробки на основі вивчення її властивостей, складу і реакції на механічний вплив технологічним устаткуванням.

Методи досліджень. У роботі використовувався комплексний метод досліджень, що включає аналіз і узагальнення літературних даних стосовно досліджуваного процесу переробки і вилучення самородної міді з базальтової сировини, натурні дослідження стану базальтового масиву в кар'єрах, лабораторні дослідження з подрібнюваності, здрібнювання, грохочення базальтів і вилучення корисних компонентів, обробки результатів експериментів з використанням методів математичної статистики для ідентифікації отриманих результатів і встановлення залежностей технологічних параметрів від механічних факторів впливу.

Наукова новизна одержаних результатів

Наукові положення, що виносяться на захист:

1. Сумарна (тектонічна і техногенна) тріщинуватість по висоті уступу базальтового кар'єру розподіляється нерівномірно. Її питомі залежності від висоти уступу апроксимуються у вигляді багаточлену 3-го ступеня, а найбільш характерні окремості трьох типів (300, 300-700 і 700-1000 мм) розподіляються від менших до більших зверху донизу уступі за параболічним законом.

2. Установлено ступінь мінералізації сировини базальтового кар'єру із середнім вмістом міді в базальтах 0,4 %, у туфі 0,7 % і в лавобрекчії до 5,0 %. Залежність виходу міді від класів крупності вміщувальної породи адекватна параболі, а найбільша ефективність за виходом міді в класі крупності 1,0… 10,0 мм. Вміст магнітно-сприйнятливого продукту в базальті 55 %, у лавобрекчії 33 %, у туфі 54 %, що свідчить про необхідність комплексної розробки.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:

1. Вперше встановлено величину фрактальних окремостей дробленої породи на конусній, відцентровій дробарках і після дроблення вибухом, що характеризується коефіцієнтом форми і фрактальною розмірністю D. Для конусної дробарки = 2,1…5,0…2,5 і D = 1,4. Для відцентрової дробарки = 1,5…1,8… 1,5 і D = 1,17. Після дроблення вибухом D = 1,16…1,85. Ці параметри свідчать про енергетичну доцільність використання відцентрових дробарок, заміни крупного механічного дроблення вибуховим.

2. Вперше експериментально встановлено, що відділення самородної міді зі здрібненого базальту, туфу і лавобрекчії методом електричної сепарації є ефективним при крупності вихідної сировини від -1,0 до +0,25 мм. Вихід провідникової фракції для базальту складає 37,2 %, для лавобрекчії при крупності -0,63+0,25 мм - 6,7 %.

3. Показано, що методом відсадження можуть бути виділені з гірської маси металеві зрудніння з включеннями самородної міді й окремі мідні самородки. Нижня межа крупності вихідного продукту для відсадження склала +3,0 мм. Середнє вилучення важкої фракції при крупному відсадженні складає до 60 %, при дрібному - до 50 %.

Наукове значення роботи полягає у встановленні закономірностей руйнування базальту в масиві й у процесі дроблення, що визначає вибір параметрів буропідривних робіт і тип дробильного устаткування при комплексній переробці сировини. Встановлений середній вміст самородної міді в базальтовій сировині в залежності від класу крупності при класифікації, що використовується при виборі технологічного устаткування. Встановлений високий вміст магнітно-сприйнятливої частини базальтової сировини визначає доцільність комплексної її переробки й особливості її технології. Доказана можливість комплексної переробки базальтової сировини.

Практичне значення роботи полягає у розробленні:

- методики визначення питомої тріщинуватості і характеру блочності породи уступу Рафалівського базальтового кар'єру;

- рекомендацій з підвищення економічної ефективності буропідривних робіт на Рафалівському кар'єрі;

- методики визначення залежності питомої тріщинуватості і характеру блочності породи від висоти уступу базальтових кар'єрів;

- технічної пропозиції з реалізації технологічної схеми комплексної переробки базальтів.

Реалізація результатів роботи. Технічна пропозиція з реалізації технологічної схеми комплексної переробки базальтів використана в "Технологічному парку" - "Машинобудівні технології - Полісся", доцільність упровадження якої оцінена очікуваним економефектом у 127 тис. грн. (Довідка від 25.07.2008 і Акт від 09.07.2008). Методика визначення залежності питомої тріщинуватості і характеру блочності порід уступу кар'єру використана Державним регіональним геологічним підприємством "Північгеологія", на підставі якої виконано аналіз концентрації тріщин і визначено характер окремостей у трьох базальтових кар'єрах.

Результати дисертаційної роботи впроваджені на Рафаловському кар'єрі (Акт від 17.04.07), де на підставі методики виконано аналіз тріщинуватості вибою в кар'єрі для поліпшення паспорта буропідривних робіт. Упровадження рекомендацій (Акт від 14.05.08) щодо підвищення економічної ефективності буропідривних робіт дозволило звести до мінімуму наявність негабаритів після вибуху уступу, одержати більш технологічний грансклад висадженої гірської маси, скоротити кількість вибухівки й одержати річний очікуваний економічний ефект 170 тис. грн.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно визначені мета й ідея роботи, задачі досліджень, сформульовані її наукові положення і наукова новизна, проведений великий комплекс експериментальних досліджень, за підсумками яких обґрунтовано технологічні параметри для вибору необхідного устаткування в процесі передпромислової підготовки родовища й організації експериментально-промислової ділянки на кар'єрі. Автором розроблені методики і рекомендації на підставі отриманих результатів досліджень і взята активна участь у підготовці до реалізації проекту в промисловості. Для цього розроблено технологічну схему науково-виробничої ділянки на Рафалівському кар'єрі як перший етап передпромислової підготовки до комплексної розробки родовища.

Апробація результатів дисертації

Основні положення і результати досліджень розглядалися на: Міжнародній промисловій конференції "Ефективність реалізації наукового ресурсного і промислового потенціалу в сучасних умовах", Славське-Київ, 2007 р.; Міжнародній науково-технічній конференції "Теорія і практика процесів здрібнювання, розділення, змішування й ущільнення матеріалів", Одеса (сел. Затока)-Харків, 2006, 2007 р. р.; Конференції молодих учених ІГТМ ім. М.С. Полякова НАН України "Геотехнічні проблеми розробки родовищ", Дніпропетровськ, 2005, 2006 рр.; Галузевій науковій конференції "Сучасний стан: задачі розвитку районних геологічних досліджень", Рівне, 2006 р.

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 16 друкованих роботах, з яких 11 - у наукових фахових виданнях, 2 - патенти, 3 - у матеріалах конференцій.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел з 94 найменувань, 4 додатків, 12 малюнків і 26 таблиць та викладена на 110 сторінках машинописного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі наведені дані про родовище базальтів, які являють собою особливий мінералогічній склад. У породах базальту є великі кускові, прожилкові й точкові включення самородної міді. Їх кількість становить промисловий інтерес. На цей час зібраний великий дослідний матеріал із структури, геології, хімічного і мінералогічного складу базальтових родовищ. Крім наявності самородної міді та її сполук, виявлено високий вміст титану, заліза. Однак у даний момент проводиться розробка базальтів відкритим способом тільки для виробництва щебеню. Промислове вилучення металів і самородної міді не здійснюється через брак даних про закономірність їх розподілу в масиві, параметри співвідношення вибухового і механічного дроблення порід, параметри здрібнювання, класифікації при високій та недостатньо вивченій тектонічній і техногенній тріщинуватості масиву. Ці дані дозволили б обґрунтувати комплексне використання базальтової сировини. Дослідження з комплексного використання сировини виконані в основному для умов Криворізького залізорудного, Нікопольського марганцевого басейнів та для інших науково-дослідницькими та проектними інститутами. З обґрунтування параметрів руйнування порід, комплексного використання сировини відомі роботи Ржевського В.В., Мельникова М.В., Новожилова М.Г., Тартаковського Б.М., Гуменніка І.Л., Єфремо- ва Е.І., Дриженка А.Ю., Друкованого М.Ф., Четверика М.С. Безпосередньо мідьвмісні базальти Волині, їх комплексний склад досліджували Черней Е.І., Постоловський Р.М., Ємець О.В., Маланчук З.Р., Мельничук В.Г., Матеюк В.В., Косовський Я.О., Квасниця В.М., Квасниця І.В., Надутий В.П., Пересадь- ко М.П., Нестеровський В.О. та ін. У цих дослідженнях - особливості мінералогічного складу мідьвмісних базальтів Волині, результати геологічної розвідки родовища, структурний і спектральний аналізи порід, що складають базальтовий масив, класифікацію самородної міді за морфологічними типами, включаючи і процентний вміст у різних формах мінералізації базальтової сировини. Однак наявна багатофакторність сировинної основи базальтів у даний час не враховується і при їхньому видобутку не використовується.

Актуальним є питання передпромислової підготовки родовища до комплексної переробки сировини, що видобувається відкритим способом, з метою вилучення самородної міді і супутніх металів. З цього погляду взаємозв'язок досліджених показників сировини з технологічними параметрами і можливостями устаткування вивчено недостатньо. Виходячи з цього, сформульовані мета і наукова задача досліджень у роботі.

У другому розділі вирішені задачі встановлення залежностей питомої тріщинуватості по висоті уступу кар'єру, оскільки на першому етапі переробки корисних копалин необхідно визначення блочності розроблювального масиву. В даний час відпрацьовування ділянок кар'єрного поля роблять в умовах недостатньої інформації про тріщинуватість порід. Вибухове руйнування уступів кар'єрів варто розглядати як початкову стадію дезінтеграції поряд з усіма наступними стадіями дроблення. Тріщинуватість порід кар'єру, що визначає їх блочність, є однією з найважливіших властивостей, яку необхідно використовувати у процесі рудопідготовки. Тому за відомою методикою по площі 10-метрових квадратів була визначена питома тріщинуватість уступів кар'єру зверху вниз і за розміром тріщин виділені три характерні блочності розмірами: -300 мм, 300-700 мм і 700-1000 мм.

На підставі виконаних досліджень установлена залежність питомої тріщинуватості від висоти уступу для трьох базальтових кар'єрів. Відповідно до прийнятої класифікації тріщинуватість визначає розміри шматків (окремостей) у масиві, що у процентному відношенні для окремостей менше -300 мм

Аналіз результатів досліджень на основі графіків дозволяє визначити щільність розподілу окремостей різної величини по висоті уступу і виконати прогноз кускуватості дробленої руди до вибуху, прийняти відстань між вибуховими свердловинами. Ці параметри дозволяють зменшити перездрібнювання базальту в результаті вибуху. Визначені залежності питомої тріщинуватості та вихід максимального шматка від висоти уступу. Види функцій залежності питомої тріщинуватості від висоти уступу показані в табл. 1. Найбільш адекватну з них визначає коефіцієнт детермінації R. У таблиці: y - досліджуваний показник, х - висота уступу. Для розрахунку виходу шматків прийнятих розмірів (окремостей) вибір залежностей наведений у табл. 2. Розрахунок виходу (у процентному відношенні) базальтів за крупністю усіх трьох контрольованих класів виконується відповідно до отриманих залежностей для досліджуваних кар'єрів у кожному метрі висоти уступу.

Таблиця 1

Визначення функції залежності питомої тріщинуватості від висоти уступу

Види функцій	Залежності питомої тріщинуватості
1	2
	Рафалівський кар'єр
Лінійна
Параболічна
Багаточлен 3-го ступеня
Логарифмічна
Степенева
Експоненціальна
	Берестовецький кар'єр
Лінійна
Параболічна
Багаточлен 3-го ступеня
Логарифмічна
Степенева
Експоненціальна
	Кар'єр Янова Долина
Лінійна
Параболічна
Багаточлен 3-го ступеня
Логарифмічна
Степенева
Експоненціальна

Таблиця 2

Результати вибору функції для розрахунку виходу за крупністю

Розмір окремості, мм	Залежності виходу шматків
1	2
	Рафалівський кар'єр
До 300
300-700
700-1000
	Берестовецький кар'єр
До 300
300-700
700-1000
	Кар'єр Янова Долина
До 300
300-700
700-1000

По всіх родовищах базальтів зміна тріщинуватості по висоті уступу апроксимується багаточленом 3-го ступеня, що доводить перше наукове положення.

Тріщиноутворення уступів кар'єрів по висоті з формуванням окремостей гірських порід свідчить про теоретичну і практичну можливість використання закладених природою властивостей гірських порід для зменшення енерговитрат на їхнє руйнування, підвищення розкриваності руд і вилученості корисної копалини. Тріщинуватість впливає на кускуватість, а остання - на енергоємність і продуктивність дроблення та здрібнювання. Тому при проектуванні процесу рудопідготовки врахування масштабного (за крупністю шматків) ефекту, а також використання ідеї попереднього знеміцнення кускуватої гірської маси шляхом підвищеної тріщинуватості сприяє організації за новими принципами операцій великого, середнього і дрібного дроблення і здрібнювання. Ґрунтуючись на цьому, виконані експериментальні дослідження з дроблення рівненських базальтів різними дробарками і зроблено аналіз отриманих результатів, що підтверджує можливість використання закономірності формування квазікристалів для вирішення важливої практичної проблеми - руйнування речовини на окремості таких розмірів, які закладені самою природою, тобто з меншою кількістю витраченої енергії. Так, руйнування базальту у відцентрових і конусних дробарках дозволило одержати щебінь, що має різні форми, а середньостатистичні розрахункові коефіцієнти форми і фрактальних розмірів шматочків базальту після відцентрової і конусної дробарок, розраховані відповідно до методики Федера Е. логарифмічним методом, наведені в табл. 3, де а - довжина, b - ширина і с - товщина (у мм) досліджуваних шматочків.

Таблиця 3

Результати розрахунку коефіцієнтів форми і фрактальності шматочків базальту, отриманих на різних дробарках

Вид дробарки	Коефіцієнт форми	Фрактальна розмірність, D
Відцентрова	1,5	1,8	1,5	1,17
Конусна	2,1	5,0	2,5	1,40

З таблиці видно, що при руйнуванні методом удару (відцентрова дробарка, D = 1,17) утвориться найбільш проста, енергетично вигідна форма, ніж при стиску (конусна дробарка, D = 1,40). Після виходу кондиційного класу методом грохочення встановлено, що він склав близько 40 % за крупністю 20 мм у відцентровій дробарці, а в конусній - 20 %, що в комплексі зі значним зменшенням метало- (у 9,0 разів) та енергоємності (у 2,0 рази) свідчить про доцільність застосування відцентрової дробарки. Для порівняння визначена фрактальна розмірність шматків базальту після вибуху із середніми розмірами = 350 мм, = 90 мм і = 17…20 мм. Їх фрактальна розмірність склала відповідно = 1,16, = 1,52, = 1,85. Таким чином, зі зменшенням середнього розміру квазікристалів відбувається ускладнення структури і прагнення її до об'ємної форми, але значення D < 2 указує на систему слабкозв'язаних частинок, тобто руйнування йде в основному по спайностях.

Трапова структура базальтових покладів, різноманітність форм мінералізації та мінерального складу породи навіть на сучасному рівні вивченості свідчить про необхідність комплексного підходу в розробці родовищ.

У третьому розділі визначені закономірності розміщення самородної міді в базальтовій гірській масі та встановлені особливості її вилучення. У табл. 4 наведені результати спектрального експрес-аналізу елементного складу порід базальтів Рафалівського кар'єру, який підтверджує, що найбільший інтерес становлять включення самородної міді з високим процентним вмістом у базальті, лавобрекчії й у туфах, які, крім того, є джерелом коштовних металів. Основними носіями мідної мінералізації є: базальт, базальтові туфи і лавокластичні брекчії. При цьому вміст міді дуже нерівномірний по кількості і розмаїтості кристалічної будови. Найбільш високий вміст самородної міді знаходиться в брекчії, тому закономірності її вмісту потребують першочергового вивчення. Самородний тип міді в брекчіях відрізняється розмірами і вагою самородків (від десятків грамів до кілограма), що дозволяє не використовувати повний цикл збагачення, а необхідно розробити технологію вилучення самородків. Тому в процесі рудопідготовки лавобрекчій із великовкрапленою самородною мінералізацією важливо встановити залежність розкриваності руди від крупності дрібного дроблення і здрібнювання.

Таблиця 4

Результати спектрального експрес-аналізу базальтів

Найменування елементів	Місце відбору проб. Концентрація елементів у %
	Рафалівський кар'єр. Лавобрекчія базальтова мідьвмісна	Рафалівський кар'єр. Базальт афонітовий з прожилково-вкрапленою самородно-мідною мінералізацією	Рафалівський кар'єр. Базальтовий туф з розсіяно-вкрапленою прожилковою самородномідною мінералізацією	Кар'єр Янова Долина. Порода - базальт
Магній	0	0	0	0
Алюміній	0	0	0	0
Кремній	23,0	30,19	30,9	30,528
Фосфор	1,76	0	0	0
Сірка	1,44	1,849	1,377	1,26
Калій	2,07	2,0	1,28	1,86
Кальцій	19,85	17,5	6,3	14,947
Титан	3,09	3,28	3,988	5,5291
Хром	0,126	0,129	0,198	0,12432
Марганець	0,348	0,045	0,815	0,47733
Залізо	45,7	42,2	52,06	43,318
Нікель	1,66	1,498	2,177	1,54
Мідь	1,74	0,4363	0,703	0,175
Цинк	0,198	4,717	3,059	5,58
Стронцій	9,42	0,2	0,106	0,17

Для визначення тенденції розподілу міді в різних класах крупності вміщувальних порід були проведені дослідження з методики малих проб кускової лавобрекчії, відібраної в умовах висадженої гірської маси Рафалівського базальтового кар'єру в різних точках відповідно до фронту вибою, - усього 10 проб по 10 кг, у яких після дроблення, здрібнювання і класифікації контролювався вміст міді. Результати - у табл. 5. Графічний аналіз експериментальних результатів (нумерація кривих на графіках збігається з номерами проб), де показаний ваговий вміст розподілу самородної міді в кожній пробі залежно від її маси.

Оскільки вихід породи в клас і самородної міді в кожному класі крупності різний, то виникає необхідність в узагальненій характеристиці, що встановлює закон розподілу виходу. Для доказу нормального закону розподілу в досліджуваному випадку некоректно застосування критеріїв згоди Пірсона чи Колмогорова, які застосовують для середніх і великих вибірок. У нашому випадку малих вибірок (п = 10) використовувалися вибіркові асиметрія й ексцес. Їхні значення порівнювалися із середніми квадратичними відхиленнями асиметрії та ексцесу, і за результатами порівняння робили висновок про згоду з нормальним законом розподілу. Встановлено, що залежність виходу породи від класу крупності має параболічний характер

де і = 1, 2, ... , 6; коефіцієнт детермінації R² = 0,926.

Залежність виходу міді від класу і з високим рівнем адекватності має вигляд кубічної параболи



Залежність виходу міді відповідно до класів крупності накопиченим підсумком описується параболічною залежністю

де і = 1, 2, ... , 6; коефіцієнт детермінації R² = 0,9949.

Дослідження базальтових родовищ показали присутність у них, крім міді, інших металів, які мають магнітні властивості, що дозволяє залучити до їхнього збагачення магнітні методи і відповідне устаткування. Наявність навіть слабкої магнітної сприйнятливості в перспективі при розробці технології комплексної переробки родовища, а також застосування магнітної сепарації значно спростить схему ланцюга апаратів технологічної лінії. Проведені дослідження на магнітному сепараторі ПБСУ-0,5/0,2, у процесі сухої магнітної сепарації виконано гранулометричний і мінералогічний аналізи проб базальту, туфу і лавобрекчії, у результаті яких установлено, що у відібраних пробах Рафалівського родовища базальт містить 55 % магнітно-сприйнятливого продукту, лавобрекчія - 33 %, туф - 54 %. Отримані результати підтверджують доцільність використання в технології їх комплексної переробки операції магнітної сепарації. Речовинний склад магнітного продукту визначений у вигляді титаномагнетиту.

Вилучення немагнітного металу - самородної міді різної крупності -здійснювалося двома способами. Відносно дрібні включення розміром до 1,0 мм вилучалися на електричному сепараторі. При цьому ефективність видобування складала 37 %. Більш великі самородки видобувалися на відсаджувальній машині з ефективністю вилучення до 60 % при крупності самородків (+10-25) мм і 50 % - при крупності (+3,0-10,0) мм. При цьому втрати в основному визначалися наявністю зростків міді у вміщувальній породі.

Отримані результати підтверджують друге наукове положення.

У четвертому розділі розроблена методика визначення тріщинуватості уступу Рафалівського базальтового кар'єру, на підставі якої розроблено рекомендації щодо змін паспорту буропідривних робіт з метою одержання більш дрібної фракції висадженої гірської маси, особливо в нижньому ярусі уступу, де блочність до вибуху перевищує розміри завантажувального отвору дробарки крупного дроблення. Крім того, врахування тріщинуватості дозволяє скоротити витрати дорогих ВВ.

Розроблено методику визначення тріщинуватості для двох інших базальтових кар'єрів - Берестовецького та Янової Долини, що використовувалася геологічною партією в проекті здачі родовища. Рекомендації з паспорту БПР.

Результати досліджень подрібнюваності, класифікації і здрібнювання у вигляді рекомендацій і розробленої технологічної схеми комплексної переробки базальтової сировини використовувалися для створення експериментальної ділянки комплексної переробки базальту в умовах діючого Рафалівського кар'єру. Робота виконана в рамках регіональної програми з переробки базальтів у Рівненській області. Технічна пропозиція на організацію науково-виробничої ділянки комплексної переробки базальту передана для використання основному виконавцю програми - "Технологічний парк" - "Машинобудівні технології - Полісся".

Обґрунтованість і вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформульованих у дисертації, підтверджуються використанням апробованих методів досліджень, задовільною збіжністю розрахункових і експериментальних даних: середні величини розрахункових величин відповідно до тріщинуватості уступів, до визначення фрактальності продуктів дроблення й ефективності вилучення порівняне з експериментальними результатами не перевищує 15 %.

ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій отримано нове рішення актуальної наукової задачі щодо встановлення параболічної залежності тріщиноутворення в масиві уступу кар'єру по висоті, за кількісною оцінкою фрактальності дробленої гірської маси і параболічної залежності вмісту самородної міді від класу крупності дробленої породи, а також встановлено ступінь магнітної сприйнятливості основних порід базальтового родовища, що має принципове значення для розробки технології видобутку і комплексної переробки базальтової сировини.

Основні наукові та практичні результати:

1. Установлено методом спектрального аналізу процентний вміст складу основних порід базальтового масиву і показано його багатокомпонентність. При цьому доведено, що вміст самородної міді становить промисловий інтерес і міститься в межах 0,4-5,0 %.

2. Уперше встановлено параболічну закономірність розподілу кількості тріщиноутворення (тектонічних і техногенних) по висоті уступу кар'єру й отримано аналітичну залежність для визначення їхньої кількості на кожному метрі висоти уступу.

3. Уперше показано загальну параболічну закономірність розподілу кількості тріщиноутворення по висоті уступу для декількох базальтових кар'єрів.

4. Установлено фрактальні розміри при формуванні окремостей в умовах процесу дроблення і вибуху базальтів і дано їхню кількісну оцінку.

5. Виконано елементний аналіз розкривних і основних порід базальтового кар'єру, що свідчить про різний ступінь їхньої мінералізації. Показано високий вміст самородної міді в основних породах кар'єру (базальті 0,4 %, туфі 0,7 % і лавобрекчії до 5 %), що підтверджує необхідність комплексного пророблення родовища.

6. Установлено параболічну залежність у розподілі самородної міді за класами крупності вміщувальних порід і знайдено закономірність виходу породи в контрольованих класах крупності. На цьому підґрунті визначено аналітичну залежність виходу міді від класу крупності з накопиченим підсумком по всіх класах.

7. Установлено магнітну сприйнятливість базальту, туфу і лавобрекчії, що пояснюється високим вмістом магнітного продукту в базальті (55 %), лавобрекчії (33 %) і в туфі (54 %). Речовинний склад магнітного продукту визначений у вигляді титаномагнетиту.

8. Вперше розроблено методику визначення тріщинуватості уступу Рафалівського кар'єру і рекомендації щодо зміни паспорту буропідривних робіт, що впроваджені на кар'єрі для оптимізації вартості цих робіт.

9. Вперше розроблено методику визначення залежності питомої тріщинуватості та характеру блочності від висоти уступів трьох базальтових кар'єрів, яка використовувалася Рівненською геологічною експедицією підприємства "Північгеологія".

10. Результати досліджень у вигляді технічної пропозиції використовувались при виконанні регіональної програми Рівненської області з комплексної переробки базальтових кар'єрів.

11. Очікуваний економічний ефект від упровадження результатів роботи складе 297 тис. грн. на рік.

НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ І ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В ТАКИХ НАУКОВИХ ПРАЦЯХ

Гринюк Т.Ю. Обоснование необходимости комплексного подхода к добыче и переработке базальтов Волыни / Т.Ю. Гринюк. - Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2008. - Вып. № 74. - С. 67-71.

Надутый В.П. Определение магнитной восприимчивости сырья базальтового карьера / В.П. Надутый, Ю.С. Мостика, Т.Ю. Гринюк. - Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2008. - Вып. № 74. - С. 8-13.

Надутый В.П. Определение закона распределения и характера зависимости выхода измельченной породы и самородной меди от класса крупности / В.П. Надутый, А.М. Эрперт, Т.Ю. Гринюк. - Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2008. - Вып. № 75. - С. 137-142.

Надутый В.П. Определение зависимостей содержания самородной меди в базальтах от массы и крупности проб / В.П. Надутый, Т.Ю. Гринюк. - Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут": Зб. наук. праць. - Харків: НТУ "ХПІ", 2007. ? № 26. - С. 87-93.

Надутый В.П. Определение элементного состава вскрышных и основных пород Рафаловского базальтового карьера / В.П. Надутый, З.Р. Маланчук, Т.Ю. Гринюк. - Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ, 2007. - Вип. 68. - С. 47-51.

Надутый В.П. Определение трещиноватости уступа базальтового карьера / В.П. Надутый, А.М. Эрперт, Т.Ю. Гринюк. - Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ, 2007. - Вип. 68. - С. 40-48.

Баранов В.А. Результаты исследований формирования отдельностей при различных условиях разрушения / В.А. Баранов, Т.Ю. Гринюк, О.А. Жорушкина. - Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ, 2007. - Вип. 69. - С. 57-64.

Надутый В.П. Экспериментальные исследования состава и выбора метода переработки медсодержащих базальтов Волыни / В.П. Надутый, Т.Ю. Гринюк. - Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут": Зб. наук. праць. - Харків: НТУ "ХПІ", 2006. ? № 25. - С. 101-107.

Характеристика покладів міді в Рівненсько-Волинському регіоні / [Т.Ю. Гринюк, Р.П. Рачковський, С.Р. Боблях, Е.З. Маланчук]. - Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. - Рівне, 2006. - Вип. 3(35). - С. 217-225.

Надутый В.П. Результаты предварительных исследований медьсодержащих базальтов Волыни на технологичность переработки / В.П. Надутый, Т.Ю. Гринюк. - Матер. VІ Промышленной конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях": п. Славское-Киев, 2006. - С. 156-157.

Закономірність розміщення самородної міді в базальтовій лавобрекчії при різному її гранулометричному складі / [В.П. Надутий, З.Р. Маланчук, Т.Ю. Гринюк, С.Є. Стець]. - Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. - Рівне, 2005. - Вип. 4(32). - С. 215-220.

Баранов В.А. Существующие представления об отдельности горных пород / В.А. Баранов, Т.Ю. Гринюк, Л.Ф. Маметова - Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2005. - Вып. 58. - С. 188-197.

Основні фізико-хімічні та технологічні властивості туфів Рівненщини / [З.Р. Маланчук, Т.Ю. Гринюк, Р.В. Жомирук, С.Є. Стець, В.П. Рачковський]. - Міжгалузева збірка наук. праць ІГТМ НАН України. - Дніпропетровськ, 2005. - Вип. 59. - С. 106-114.

Про багатоваріантність використання сучасних конусних фільтрів для очищення рідин / [О.Д. Солодкий, С.Ю. Іванов. Т.Ю. Гринюк, В.В. Гринюк]. - Меліорація й водне господарство: Міжвід. темат. наук. зб. - Київ: Аграрна наука. Українська академія аграрних наук ІГМ, 2007. - Вип.. 95. - С. 259-266.

Деклараційний патент України № 4427. Фільтр для очистки рідини / [С.Д. Іванов, О.Д. Солодкий, Т.Ю. Гринюк, Д.В. Гринюк]. - 2005. - Бюл. № 1.

Деклараційний патент України № 10420. Водозабірний трубопровідний фільтр / [О.Д. Солодкий, С.Д. Іванов, Т.Ю. Гринюк, Д.В. Гринюк]. - 2005. - Бюл. № 11.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві: здійснення експериментальних досліджень і опрацювання їх результатів [2-5], підготовка статистичного експериментального матеріалу і вибір критеріїв оцінки тріщинуватості уступу кар'єру [6, 7, 12], проведення експериментальних досліджень складу базальтової сировини та вибір методу переробки її складових [8, 10], встановлення закономірностей розміщення міді від гранулометричного складу сировини [9, 11, 13], формулювання нових конструктивних ознак фільтру та аналіз використання його для очищення рідин [14-16].

АНОТАЦІЯ

Гринюк Т.Ю. "Визначення закономірностей розкриття базальтів Волині, що містять самородну мідь, у процесі перед промислової підготовки родовища до комплексної переробки" - Рукопис

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.09 - "Геотехнічна і гірнича механіка".

Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. Дніпропетровськ. 2009

Дисертаційна робота присвячена розробці методів підготовки базальтової сировини до вилучення самородної міді і комплексній переробці вміщувальних порід для їх подальшого раціонального використання на основі аналізу структури, кількісної оцінки вмісту й установлених закономірностей руйнування, класифікації і вилучення.

У роботі встановлено закономірність розподілу корисних компонентів в основних породах, що складають базальтовий масив, досліджено закономірність тріщиноутворения в його масиві, особливості руйнування на дробильному устаткуванні та класифікації за крупністю з урахуванням процентного складу компонентів у кожному класі. Визначено параболічну залежність зростання тріщиноутворення у вибої по висоті уступу і відповідно збільшення величини окремостей у масиві, що важливо при складанні паспорту буропідривних робіт.

Розглянуто і встановлено закономірності розподілу самородної міді в різних класах крупності вміщувальних порід, методом спектрального аналізу визначено мінералогічний склад порід. Показано промислово доцільний вміст самородної міді в базальті (0,43 %), у туфі (0,7 %) і лавобрекчії (1,74 до 5,0 %). Крім того, методом магнітної сепарації встановлено високу магнітну сприйнятливість складових базальтового масиву Рафалівського кар'єру. При цьому базальт містить 55 %, лавобрекчія 33 %, туф 54 % магнітно-сприйнятливого продукту. Отримані результати свідчать про доцільність комплексної технології переробки базальтів. У даний час базальт видобувають в основному для одержання будівельного щебеню.

На підставі моделі тріщинуватості уступу кар'єру розроблено методику прогнозування окремостей у вибої для Рафалівського базальтового кар'єру. Методика впроваджена для коректування паспорту буропідривних робіт. Розроблено методику визначення тріщиноутворения у трьох базальтових кар'єрах Рівненської області. Методику впроваджено в Рівненській геологічній експедиції і застосовують для підготовки проекту родовища. Матеріали досліджень використовують у регіональній програмі з комплексної розробки базальтових кар'єрів. Очікуваний економічний ефект від упровадження результатів роботи складе 297 тис. грн. на рік.

Основний зміст роботи відображений у 16 наукових працях.

Ключові слова: базальтовий кар'єр, самородна мідь, туф, лавобрекчія, дроблення, класифікація, сепарація, комплексна технологія, методика.

АННОТАЦИЯ

Гринюк Т.Ю. "Определение закономерностей раскрытия базальтов Волыни, содержащих самородную медь, в процессе предпромышленной подготовки месторождения к комплексной переработке" - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.09 - "Геотехническая и горная механика".

Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины. Днепропетровск. 2009

Диссертационная работа посвящена разработке методов подготовки базальтового сырья к извлечению самородной меди и комплексной переработке вмещающих пород для их дальнейшего рационального использования на основе анализа структуры, количественной оценки содержания и установленных закономерностей разрушения, классификации и извлечения.

В работе установлена закономерность распределения полезных компонентов в основных породах, составляющих базальтовый массив, исследована закономерность трещинообразования в его массиве, особенности разрушения на дробильном оборудовании и классификации по крупности с учетом процентного состава компонентов в каждом классе. Установлена параболическая зависимость роста трещинообразования в забое по высоте уступа и соответственно рост величины отдельностей в массиве, что важно при составлении паспорта буровзрывных работ.

Рассмотрены и установлены закономерности распределения самородной меди в различных классах крупности вмещающих пород и методом спектрального анализа - минералогический состав пород. Показано промышленно целесообразное содержание самородной меди в базальте (0,43 %), туфе (0,7 %) и лавобрекчии (1,74 до 5,0 %). Кроме того, методом магнитной сепарации установлена высокая магнитная восприимчивость составляющих базальтовый массив Рафаловского карьера. При этом базальт содержит 55 %, лавобрекчия 33 %, туф 54 % магнитно-восприимчивого продукта. Полученные результаты указывают на целесообразность комплексной технологии переработки базальтов. В настоящее время базальт добывают в основном для получения строительного щебня.

Извлечение немагнитного металла - самородной меди - предложено производить двумя способами: относительно мелкие включения (до 3,0 мм) - электрической сепарацией, а более крупные - отсадкой. Экспериментально показана эффективность извлечения этими методами.

На основании модели трещиноватости уступа карьера разработана методика прогнозирования отдельностей в забое для Рафаловского базальтового карьера. Методика внедрена для корректировки паспорта буровзрывных работ. Разработана методика определения трещинообразования в трех базальтовых карьерах Ровенской области. Методика внедрена в Ровенской геологической экспедиции и применяется при подготовке проекта месторождения. Материалы исследований используются в региональной программе по комплексной разработке базальтовых карьеров. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составит 297 тыс. грн. в год.

Основное содержание работы отображено в 16 научных трудах.

Ключевые слова: базальтовый карьер, самородная медь, туф, лавобрекчия, дробление, классификация, сепарация, комплексная технология, методика.

ANNOTATION

Grinyuk T.Y. "Definition of laws of disclosing of Volynia copper-bearing basalts in process of preindustrial preparation of a deposit for complex processing" - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a profession 05.15.09 - "The geotechnical and mountain mechanics". The Polyakov Institute of geotechnical mechanics of NAS of Ukraine. Dnepropetrovsk. 2009

Dissection the work is devoted to development of methods of preparation of basalt raw material to extraction native copper and complex processing of containing breeds for their further rational use on the basis of the analysis of structure, quantitative estimation of the contents and established laws of destruction, classification and extraction.

In work the law of distribution of useful components in the basic breeds making a basalt body is established the law of cracking in its body, feature of destruction on crushing equipment and classification on coarseness is investigated in view of a percentage of components in each class. The parabolic dependence of growth cracking in pit-face on height of terrace and, accordingly, growth of size of separateness in a file is established, that is important at drawing up of the passport of drilling and blasting operations.

Are considered and the laws of distribution native fissuring in various classes of coarseness containing breeds and analysis mineralogical structure of breeds by method of the spectral are established. The industrially expedient contents native copper in basalt (0,43 %), in tuff (0,7 %) and in lavabreccia (1,74 - up to 5,0 %) is shown. Besides, the method of magnetic separation establishes high magnetic activity of components of basalt body of Rafalovka career. Thus the basalt contains 55 %, lavabreccia - 33 %, tuff - 54 % of a magnetic product. The received results specify expediency of complex technology of processing of basalts. Now basalt extract, basically, for reception of building rubble.

On the basis of the developed model of the bench cracking the career developed a forecasting technique of separateness in pit-face for Rafalovka basalt career. The technique is introduced for updating the passport of drilling and blasting operations. The technique of definition of cracking in three basalt careers of the Rovno area is developed. The technique is introduced on the Rovno geological dispatch and is used for preparation of the project of a deposit. The materials of researches are used in the regional program on complex development of basalt careers. The expected economic benefit of introduction of results of work will make 297 thousand grn. per one year.

The basic content of work is displayed in 16 scientific works.

Key words: basalt career, native copper, tuff, lavabreccia, splitting, classification, separation, complex technology, technique.

Размещено на Allbest.ru