Свинец

Важнейшим критерием опенки месторождений  в условиях реформируемой экономики  служит показатель срока окупаемости капитальных вложений чистой годовой прибылью (с учетом различных платежей за недра, экологию и т.д.). Однако не теряют значения конъюнктура цен на извлекаемые металлы, полнота изучения и использования недр, безубыточность отдельных частей, горизонтов и крупных блоков, различия в запасах металлов при разных вариантах кондиций и др.

В целях уменьшения срока окупаемости  капитальных вложений, помимо технико-экономических расчетов на все балансовые запасы и полную проектную мощность предприятия, предусматривают варианты первоочередной отработки лучших и богатых участков рудных тел и геологических блоков месторождения.

В этих случаях технологические  исследования осуществляются на пробах, отражающих более высокое качество руд с учетом максимальных параметров бортового содержания. В лицензии может быть разрешена отработка богатых руд месторождения в первые 3-5 лет со складированием руд с более бедным содержанием металлов в специальных отвалах для их обогащения и переработки на последующих этапах наращивания производственной мощности горного предприятия. Однако при этом следует иметь в виду, что сульфидные свинцово-цинковые руды в условиях поверхности земли легко окисляются и переходят в карбонатные руды, что затрудняет их технологическую переработку.

Промышленные кондиции могут существенно  изменяться в зависимости от цен  на минеральное сырье, основные и  попутные компоненты и от вариантов  годовой производительности предприятия и, следовательно, при этом могут изменяться контуры рудных тел и запасы полезного ископаемого.

3.3 Разработка месторождений

Месторождения свинцово-цинковых руд  разрабатываются открытым, подземным  и комбинированным способами. Выбор  систем разработки определяется в основном глубиной залегания рудных тел и  требованиями к экологии производства горных работ.

Технический уровень различных  видов горных работ характеризуется технико-экономическими показателями, приведенными в табл. 6.

Таблица 6

Основные  показатели добычи свинцово-цинковых руд

Таблица 6 Продолжение

Технические возможности открытых горных работ обеспечивают высокопроизводительную разработку месторождений до 500 м. При карьерной разработке достигаются наименьшие потери и разубоживание руд. Однако открытые горные работы нарушают ландшафты земной поверхности и сопровождаются значительным пылевыделением при взрывах и транспортировке. Открытый способ отработки наиболее широко применяется в случаях значительной мощности и пологих углов падения рудных тел. Примером подобных месторождений является пока еще неразрабатываемое свинцово-цинковое месторождение Озерное (Бурятия), где практически вся руда может быть добыта карьерной отработкой с глубиной карьера 300-400 м. Глубина карьеров, кроме расположения относительно дневной поверхности, зависит от степени устойчивости вмещающих пород.

В карьерах применяются транспортные, транспортно-отвальные и комбинированные системы отработки. Карьерная отработка часто является экономически выгодной при более низком содержании свинца и цинка по сравнению с отработкой подземными выработками. Она позволяет снизить бортовое содержание элементов в месторождении и произвести вовлечение в эксплуатацию более бедных руд. Производительность карьерной отработки свинцово-цинковых руд достигает 500 тыс. т в год (Брокен-Хилл, Австралия).

Подземная отработка месторождении применяется для месторождений, залегающих глубже 500 м от дневной поверхности и с крутыми углами падения рудных тел. Таким способом большей частью отрабатываются жильные свинцово-цинковые месторождения, например, Садон, Згио и другие на Северном Кавказе.

Подземные горные работы экологически более предпочтительные, если они производятся с закладкой выработанного пространства. Но для них свойственны высокие потери и разубоживание, особенно если они ведутся с массовым обрушением.

При комбинированном способе отработки верхняя часть месторождения (часто до 500 м) разрабатывается открытым способом, а нижняя - подземными выработками. Таким способом отрабатываются крупнейшие месторождения в мире, такие, как Брокен-Хилл в Австралии, Батерст в Канаде, Зыряновское и Лениногорское в Казахстане и др.

Среди систем подземной разработки преобладает отработка горизонтальными  слоями с закладкой выработанного  пространства (Маунт-Айза, Австралия; Батерст, Канада; Лениногорское и Зыряновское, Казахстан и др.). Реже встречаются этажно - камерные системы с массовым обрушением целиков и подэтажно- го обрушения (Алтын-Топкан в Таджикистане) или с маганизированием руды, подэтажными штреками и слоевым обрушением (Садон).

Масштабы подземных работ при  комбинированной отработке месторождений могут быть значительными. Так, на месторождении Брокен-Хилл ежегодная добыча только из трех шахт составляет около 2,5 млн тон руды.

Свинцово-цинковые руды крайне неоднородны  и требуют усреднения для стабилизации работы обогатительных фабрик. Установлено, что удовлетворительная стабилизация переработки свинцово-цинковых руд обеспечивается при усреднении на руднике до колебания рудных минералов ± 0,5% при среднеквадратичном отклонении 0,2% и размахе колебаний 0,1-0,2%. По практическим данным усреднение руды повышает извлечение (%): цинка на 1-2, свинца по 2-2,5 и меди на 1-1,5.

Для усреднения на рудном складе карьера  или шахты руду аккумулируют в  трех штабелях, в которых поддерживается постоянный запас добытой и усредненной по содержанию основных компонентов горной массы. Формирование штабелей производится на основе опережающего геолого-технологического картирования. Руда, поступающая на обогатительную фабрику для текущей переработки, шихтуется из этих штабелей, что позволяет стабилизировать ее качество в течение длительного времени. Особенностью схем усреднения руд на некоторых горно-обогати тельных комбинатах является: начальная шихтовка на борту карьера технологически равнозначных сортов с последующим усреднением на складе (Гайский горно-обогатительный комбинат); посменная укладка с поперечной выемкой руды из подготовленного штабеля непосредственно на борту карьера (Башкирский медно-серный комбинат); шихтовка технологических сортов руд в штабели с одно-, трехмесячным запасом.

3.4 Испытание качества сырья

Испытание качества сырья производится на пробах, соответствующих основным свойствам руды в месторождении. Признаками, определяющими представительность проб, являются физические свойства, минеральный состав руд, их текстурно-структурные особенности, соотношения природных типов руд в месторождении и степень разубоживания их при добыче. Разубоживание учитывается при отборе как лабораторных, так и полупромышленных проб. Из физических свойств учитываются: крепость, трещиноватость и устойчивость их в горных выработках, кусковатость. Механические свойства руд влияют на выбор системы разработки, дробимость и измельчаемость руд.

При исследовании обогатимости руд основное значение имеет минеральный состав, крупность минеральных зерен и агрегатов, характер их срастания, содержание полезных компонентов и вредных примесей.

Для получения заданной массы пробы  материал отбирают из расчетного количества разведочных, а иногда и специальных  скважин. Отбор технологических  проб из подземных выработок производится либо бороздой, либо бурением шпуров. Крупная  проба отбирается в процессе горных работ.

Технологические пробы могут характеризовать  как тип или сорт руды, так и смесь типов пропорционально их доле в месторождении. Масса технологической пробы для лабораторных исследований обычно составляет 0,5-1,0 т, для полупромышленных испытаний на непрерывной установке -15-20 т и на опытной фабрике - 1,0-1,5 тыс.т. Продолжительность отбора и хранения должна быть минимальной для избежания окисления сульфидов при хранении. При отборе и транспортировке не допускается загрязнение проб посторонними материалами и потери тонких классов руды.

Крупность рудного материала должна соответствовать задачам испытаний. При проведении испытаний по радиометрическому обогащению, разделению в тяжелых средах и бесшаровому измельчению руду при отборе не дробят, а отправляют к месту испытания в отобранном виде.

К общим требованиям оценки качества сырья относится проведение на всех стадиях изучения месторождения  минералогического и элементного, а также радиометрического и пробирного анализов, изучение фазового состава основных минералов, а при значительном содержании благородных металлов - формы их проявления. Для расшифровки состава окисленных рун применяют методы термического и рентгеноструктурного анализов. Содержание рассеянных элементов в рудах и минералах определяют для подсчета запасов химическим, а для оценки их присутствия - полуколичественным спектральным анализами.

На стадии поисков, кроме изучения вещественного состава, природных  типов и разновидностей руд, проводится принципиальная оценка их технологических свойств, получают предварительные показатели обогащения по действующим схемам переработки аналогичных руд. При оценке и разведке месторождений проводится: изучение технологических типов и сортов руд, разработка в лабораторных условиях принципиальной технологической схемы обогащения, обеспечивающей комплексное извлечение ценных компонентов или изучение их распределения по продуктам обогащения; технико-экономическая оценка переработки руд. На этом этапе оценка технологических свойств может быть проведена с использованием банка данных, включающего результаты обогащения в зависимости от вещественного состава руд. Оценка качества руд производится на основе испытания промышленной схемы, обеспечивающей в условиях замкнутого водооборота комплексное извлечение основных и сопутствующих компонентов. Для этих целей проводятся укрупненные лабораторные и полупромышленные испытания больших технологических проб, включающих все природные типы руд, которые планируется включить в балансовые запасы. Соотношение различных типов руд принимается в соответствии с запасами их в месторождении или разведанном участке.

Основные требования к оценке качества минерального сырья включают изучение руд с полнотой, достаточной для  составления технологического регламента, содержащего сведения, приводящиеся в выпуске "Общие положения".

При проведении испытаний свинцово-цииковых руд наиболее сложным и трудоемким является выбор оптимальной крупности и содержания полезных и вредных элементов в концентратах, а также - наиболее эффективной и простой технологической схемы. Поскольку при глубоком обогащении свинцово-цинкового сырья применяется в основном флотация, в первую очередь выбирается тип ее схемы (селективная, коллективная, комбинированная и пр.).

При решении проблемы комплексного использования сырья исходят  из формы проявления компонентов-спутников. Последние могут образовывать самостоятельные пласты и залежи (например, золотоносные кварциты, барит или флюорит);выделить в виде самостоятельных минералов, способных извлекаться в отдельные концентраты или накапливаться в основных продуктах обогащения (например, висмут, сурьма, серебро); быть изоморфно связанными с основными сульфидами или находиться в них в виде микровключений (например, рассеянные элементы, золото, серебро, кадмий и т.д.). Для подсчета запасов по редким и рассеянным элементам можно ориентировочно пользоваться минимальным содержанием спутников. Содержания рассеянных элементов в минерало носителях свинцово-цинковых руд для их извлечения (г/т, не менее): Cd - 30,8; In - 1,0;

Т1 - 1,0; Те - 2,2-4,6; Se – 11,0. Целесообразность извлечения попутных элементов определяется технико-экономическими расчетами.

 

 

 

 

 

 

 

4. Геохимия и минералогия

Кларк свинца 1,610~⁸%; он увеличивается от ультраосновных (МО^-6) и основных (8-Ю^-4) к кислым магматическим породам (210^-3). Кларк цинка несколько выше — 8,310~²%, при этом наиболее высокое содержание его наблюдается в основных породах (1,310^_2%) по сравнению со средними (7,210^_3) и кислыми (610~³) породами. По химическим характеристикам свинец и цинк существенно различаются между собой, однако отчетливо выраженные халькофильные свойства обусловливают совместное накопление их в месторождениях, генезис которых связан с эндогенными процессами. Эти элементы накапливаются в остаточных дифференциатах магматических очагов и выносятся гидротермальными растворами в виде комплексных соединений. Они осаждаются в форме сульфидов при температурах ниже 300 °С в обстановке нейтрализации растворов и присутствия серы. Подавляющая часть промышленных свинцово-цинковых месторождений принадлежит к эндогенно-экзогенному типу, формирование которого обусловлено осадочными, осадочно-метасоматическими процессами, происходящими в областях разгрузки эндогенных гидротермальных растворов на морском дне, в придонных осадках, в трещинных зонах рудоподводящих структур. Различные условия кристаллизации сульфидов цинка (более высокотемпературные) и свинца являются одной из причин рудной зональности залежей, в которых сфалерит концентрируется в нижних частях, а галенит ближе к поверхности.

В экзогенных условиях пути свинца и  цинка расходятся. В зоне выветривания свинец слабо мигрирует и накапливается в форме малорастворимых англезита, церуссита, тогда как цинк, переходящий в хорошо растворимый сульфат, выносится на значительные расстояния и может накапливаться в карбонатной среде в виде с миге он ига.

Главные минералы свинца — галенит  PbS (86,6%) — обычно содержит примеси Ag, Bi, Sb; джем- сонит Pb₄FeSb_(iS_]4 (50,8), буланжерит Pb₅Sb₄Sn (55,4), бурнонит CuPbSbS₃ (42,6); в зоне окисления — церуссит РЬС0₃ (77,6) и англезит PbS0₄ (68,3). Основные минералы цинка — сфалерит ZnS (67% — Zn), содержащий примеси Cd, In, Ga, Ge; BiopTiniTZnS (63); в зоне окисления — смитсонит ZnC0₃ (52) и каламин Zn₄[Si₂0₇](0H)₉ Н₂0 (53,7). Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд — галенит и сфалерит.

Руды свинцово-цинковых месторождений  всех типов являются комплексными и характеризуются сложным минеральным составом. Помимо двух главных металлов в рудах в том или ином количестве могуг присутствовать медь, сурьма, висмут, олово. Почти во всех случаях цинк в большей или меньшей степени преобладает над свинцом. Попутные компоненты руд— кадмий, серебро, золото, селен, теллур, германий, таллий, галлий, индий. В свинцово-цинковых рудах сосредоточено более 80% мировых запасов кадмия, 4^ — 50% — таллия, 25 — 30% — германия, 20 — 25% — селена, теллура, индия, 15 — 20% — галлия и висмута. Эти руды дают 50% мировой продукции серебра. Свинцово-цинковые руды относятся к богатым при содержании свинца свыше 4% или суммы свинца и цинка свыше 7%; руды среднего качества содержат свинца 2 — 4% или 4 — 7% суммы свинца и цинка; бедные руды характеризуются содержанием свинца 1,2 — 2% или суммы свинца и цинка не ниже 4%. Технологические свойства свинцово- цинковых руд определяются, в первую очередь, их структурными особенностями, поскольку крупнозернистые легко обогащаются и разделяются, а для селективной флотации тонкозернистых руд требуется их очень тонкое измельчение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Типы промышленных месторождений

Среди промышленных месторождений свинца и цинка выделяются: скарновые, плутоногенные гидротермальные, месторождения экзогенно-эндогенной серии. Последние могут быть подразделены на три типа: колчеданно-полиметаллические месторождения в вулканогенных формациях; колчеданно-полиметаллические месторождения в терригенных формациях; стратиформные месторождения в карбонатных формациях.

5.1 Скарновые месторождения

Свинцово-цинковые скарновые месторождения приурочены к складчатым поясам, формировавшимся в поздние стадии развития подвижных зон. Характерной особенностью месторождений этой группы является связь их с вулкано-плутоническими ассоциациями и формирование в периоды завершения вулканической деятельности, локализация в пределах вулкано-тектонических структур. Рудные тела ассоциируют с известковыми скарнами, развивающимися в известняках и вдоль контактов их с терригенными и вулканогенными породами. Они располагаются на удалении от контактов с интрузивами, характеризуются сложной морфологией, обусловленной особенностями рудоносных контактов, сочетанием дорудных тектонических структур.