Два участка с одинаковым названием руды и близкими запасами на бумаге могут вести себя совершенно по-разному в работе. Например, оба объекта содержат медь в сульфидной форме, но на одном удается быстро получить концентрат нужного качества, а на другом растут потери в хвостах, увеличивается расход реагентов и износ мельниц. Причина обычно скрыта не в самой формуле минерала, а в деталях его залегания, строении и соседстве с пустой породой.
Для твердых руд недостаточно знать среднее содержание металла. Эта цифра полезна для общей оценки, однако она не отвечает на вопрос, как именно извлечь ценный компонент. Поэтому оборудование и схема переработки выбираются не по названию месторождения, а по реальным свойствам конкретной руды.
Геология не заканчивается на контуре запасов
Даже в пределах одного рудного тела минерализация редко распределена равномерно. Верхние горизонты могут быть выветрелыми и трещиноватыми, а глубинные – плотными, абразивными и более крепкими. В одних блоках ценный минерал находится в крупных зернах, в других он тонко связан с кварцем, пиритом или силикатами. Такое различие меняет режим дробления, измельчения и последующего разделения материала.
На выбор технологической схемы добычи и переработки влияют несколько параметров:
- прочность и дробимость руды по результатам испытаний;
- размер зерен полезных минералов и характер их срастания;
- доля глинистых частиц, влаги и тонких шламов;
- наличие окисленных, смешанных и первичных сульфидных зон.
Если руда легко разрушается, крупное дробление может дать достаточно материала нужной крупности без лишних затрат энергии. Для прочного кварц-сульфидного сырья часто нужны более мощные мельницы, а иногда и многостадийное измельчение. При этом чрезмерно тонкий помол тоже не решает проблему: увеличивается объем шламов, ухудшается флотация и усложняется обезвоживание. Схема должна учитывать соотношение между вскрытием минерала и образованием нежелательной мелочи.
Минералогия определяет способ извлечения
Одинаковое содержание металла не означает одинаковую извлекаемость. Медный минерал может находиться в свободных зернах халькопирита, а может быть заключен в тонких прожилках внутри пирита. В первом случае после измельчения минерал сравнительно легко отделяется флотацией. Во втором приходится подбирать иной режим помола, менять реагентный состав или вводить дополнительную очистку концентрата.
На фабрике обычно оценивают не только содержание металла, но и такие характеристики:
- долю свободных и сросшихся зерен после измельчения;
- присутствие минералов-спутников: пирита, арсенопирита, талька, графита;
- форму поверхности частиц и их склонность к окислению;
- содержание вредных примесей в будущем концентрате.
Например, тальк и другие природно-гидрофобные минералы могут всплывать вместе с сульфидами и загрязнять концентрат. Графит влияет на селективность флотации, а глинистые минералы повышают вязкость пульпы. Арсенопирит способен ухудшить товарные характеристики продукта из-за содержания мышьяка. В таких случаях одной стандартной флотационной машины недостаточно. Могут понадобиться операции десламации, отдельные циклы очистки, изменение плотности пульпы или специальные депрессоры.
Оборудование выбирают по поведению материала
Производительность дробилки или мельницы нельзя оценивать только по паспортным данным. Один и тот же агрегат по-разному работает на сухой хрупкой руде и на влажном материале с глиной. Липкие включения налипают на рабочие поверхности, забивают грохоты и нарушают стабильную подачу. Абразивные породы ускоряют износ футеровки, броней и насосных частей.
При проектировании учитывают эксплуатационные особенности:
- влажность исходной массы и риск налипания на грохоты;
- абразивность и ожидаемый ресурс изнашиваемых деталей;
- колебания крупности питания после взрывных работ;
- доступность воды, электроэнергии и площадей для размещения оборудования.
На удаленных объектах особое значение имеет ремонтопригодность техники и наличие запасных частей. Если мельница нуждается в редкой футеровке, а доставка занимает месяцы, простои могут оказаться дороже первоначальной экономии. При дефиците воды рассматривают сгущение, оборотные циклы и сухое складирование хвостов, но такие решения влияют на всю фабрику: от насосного оборудования до фильтрации.
Местные климатические условия также нельзя игнорировать, поскольку мороз, пыль и сезонные осадки отражаются на транспортировке руды и состоянии коммуникаций.
Испытания снижают неопределенность
Окончательную схему выбирают на основании испытаний. Для твердых руд проводят минералогические исследования, тесты на дробимость, лабораторное измельчение, флотационные опыты и, при необходимости, полупромышленные испытания. Особенно полезны вариационные тесты: они показывают, как меняются показатели на разных типах руды, а не только на усредненной смеси.
Хорошая технологическая схема допускает изменение режима при переходе из одного рудного блока в другой. Для этого на фабрике предусматривают контроль крупности, плотности пульпы, расхода реагентов и качества концентрата. Чем раньше выявлены различия между типами сырья, тем точнее можно подобрать оборудование, сократить потери и избежать переделок уже в период эксплуатации.