авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Научное обоснование и разработка технологии обогащения платинометальных руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов в особых экологических условиях камчатки

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОЗЛОВ Андрей Петрович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ПЛАТИНОМЕТАЛЬНЫХ РУД ЗОНАЛЬНЫХ БАЗИТ-УЛЬТРАБАЗИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ В ОСОБЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ КАМЧАТКИ

Специальности: 25.00.13. – Обогащение полезных ископаемых

25.00.36. – Геоэкология (горно-перерабатывающая

промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук

Институте проблем комплексного освоения недр (УРАН ИПКОН) и

в Закрытом акционерном обществе (ЗАО) «Корякгеолдобыча»

Научный консультант

академик РАН, доктор технических наук, профессор

Чантурия Валентин Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Горячев Борис Евгеньевич

доктор технических наук, профессор

Краснов Гелий Дмитриевич

член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор

Моисеенко Татьяна Ивановна

Ведущая организация – Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья имени Н.М.Федоровского (ФГУП «ВИМС»)

Защита состоится «16» ноября 2010 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д. 002.074.01 при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук по адресу: 111020, Е-20, Москва, Крюковский тупик, 4; тел./ факс 8-495-360-89-60

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН

Автореферат разослан «__» _________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Папичев В.И.

«Нет технологии - нет и месторождения»

В.А.Чантурия

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Металлы платиновой группы (МПГ) - собственно платина, а также палладий, рутений, родий, иридий и осмий представляют собой ценное минеральное сырьё, которое за счет своих особых физико-химических свойств находит широкое применение во многих отраслях промышленности. Рыночная цена на платиноиды неуклонно растет, так как они используются в новейших технологиях.

Россия с начала 19-ого века является крупнейшим поставщиком платиновых металлов на мировой рынок. Но если за рубежом, в первую очередь в ЮАР, основной объем добычи МПГ составляет платина, то в российском производстве в настоящее время преобладает палладий, стоимость которого к платине находится в отношении 1:4. Сложившееся положение обусловлено тем, что палладий резко доминирует в сульфидных и малосульфидных рудах Норильского района и Кольского полуострова, которые составляют основные активные запасы и прогнозные ресурсы платиноидов в России (99,5%).

Для сохранения, а в перспективе и увеличения объемов производства платины, весьма актуальным представляется вовлечение в эксплуатацию новых видов платиносодержащего сырья, среди которых наиболее значительный прогнозный потенциал имеет платинометальное оруденение зональных базит-ультрабазитовых комплексов. Зонально-концентрические клинопироксенит-дунитовые массивы являются коренными источниками уникальных по запасам россыпных месторождений Урала, Алдана и Камчатки, до последнего времени определявших значительные объемы производства российской платины, и по мнению выдающихся исследователей Платиноносного пояса Урала Н.К. Высоцкого и А.Н. Заварицкого, могут представлять собой «грандиозные» месторождения, в которых находятся «сотни тысяч пудов» платины. В современной классификации месторождений платиновых металлов (Лазаренков и др.; 2002), зональные базит-ультрабазитовые комплексы рассматриваются, как нетрадиционный потенциально-перспективный тип, вовлечение которого в промышленную эксплуатацию определяется исключительно технологической возможностью и экономической целесообразностью извлечения платины из вмещающих горных пород. В настоящее время платиносодержащие дуниты зональных массивов Среднего Урала эксплуатируются исключительно как сырьё для производства огнеупоров, поэтому нерешенность проблемы извлечения из них платины, уже сегодня ведет к безвозвратным потерям ценнейшего благородного металла, запасы которого в мире и так достаточно ограничены.

Наиболее перспективным объектом для организации пионерной добычи рудной платины из дунитов представляется Гальмоэнанский зональный массив на севере Камчатки, на периферии которого в настоящее время завершается отработка крупных россыпных месторождений и недропользователем (ЗАО «Корякгеолдобыча») рассматривается возможность компенсации падения производства платины из россыпей за счет освоения их коренного источника. Полуостров обладает уникальным потенциалом водно-биологических ресурсов, сохранение которых является одной из главных задач социально-экономического развития региона на долгосрочную перспективу. Существование рыбной отрасли Камчатского края, которая обеспечивает 22% российского вылова рыбы и морепродуктов и около 18,7% производства товарной пищевой рыбной продукции, определяется массовым нерестом в реках полуострова особо ценных с экономической точки зрения проходных анадромных рыб, представленных крупнейшей в мире популяцией тихоокеанских лососей. В связи с этим, возможность и целесообразность масштабного освоения крупно-объемных рудных месторождений платины будет определяться здесь не только технологической и экономической эффективностью переработки платиносодержащих дунитов, но и обеспечением экологической безопасности прилегающих водных объектов и сохранением их важного рыбохозяйственного значения.

Цель работы. Создание теоретической основы и разработка технологии обогащения нового нетрадиционного вида платиносодержащего сырья, представленного дунитами зональных базит-ультрабазитовых комплексов, с научным обоснованием возможности организации обогатительного производства в бассейнах лососевых нерестово-нагульных рек Камчатки.

Идея работы. Проведение комплексной минералого-технологической оценки состава, строения и свойств платинометальных руд с крайне неравномерным (бессистемным) распределением полезного компонента для обоснования и разработки технологии их обогащения. Применение результатов изучения воздействия освоения крупных россыпных месторождений платины на водные экосистемы лососевых нерестово-нагульных рек для прогноза и локализации негативных экологических последствий переработки россыпеобразующих платинометальных руд.

Основные задачи исследований определены поставленной целью и включили в себя:

- комплексное изучение вещественного состава платинометальных руд и выделение основных критериев распределения платины в них;

- определение формы нахождения платины в рудах, качественного и количественного состава платиносодержащей минерализации;

- установление контрастных технологических свойств основных минералов МПГ и обоснование оптимальных методов их извлечения;

- теоретическое построение принципиальной технологической схемы обогащения платиносодержащих дунитовых руд и прогноз их обогатимости;

- экспериментальное изучение эффективности извлечения платины из дунитов в лабораторных и полупромышленных условиях;

- разработка рекомендаций для создания модульной обогатительной установки и её апробация при переработке крупно-объемных проб платиносодержащих дунитов;

- систематизация, типизация и оценка негативного воздействия переработки платиносодержащих песков на экосистемы нерестово-нагульных рек и применение метода аналогии для теоретического обоснования возможного негативного воздействия на них процесса обогащения платинометальных руд;

- определение методологических подходов к оценке уровня загрязнения водотоков, имеющих важное рыбохозяйственное значение, в процессе ведения горно-добычных работ;

- теоретическое изучение механизмов физической коагуляции и принудительного осаждения высокодисперсных взвешенных веществ в промышленных сточных водах при комплексном акустическом воздействии;

- проведение масштабных экспериментов по внедрению комплексного метода с акустическим воздействием для очистки сточных вод при разработке россыпных месторождений платины;

- составление сводного технико-экономического расчета эффективности переработки платиносодержащих дунитовых руд с учетом выполнения мероприятий по экологической безопасности прилегающих водных объектов.

Объекты исследований. Россыпеобразующее платинометальное оруденение Гальмоэнанского зонального массива и водные (естественные и техногенные) объекты Сейнав-Гальмоэнанского горного узла.

Методы исследований. Постановка работы определена выводами и рекомендациями, которые были сформулированы и защищены автором в кандидатской диссертации: «Гальмоэнанский базит-гипербазитовый массив, Корякия: геология, петрология, рудоносность (МГГА, 2000г.)». Основу работы составляет фактический материал, собранный в рамках научно-производственной деятельности автора в ЗАО “Корякгеолдобыча” (1993-2007гг).

В процессе комплексных петрологических, геохимических и минералого-технологических исследований проведено изучение структурно-текстурных особенностей руд и горных пород, состава породообразующих и рудных минералов, диагностика и определение содержания платиносодержащих минералов, изучение их гранулометрического состава, физико-механических свойств, морфологии зерен и природных срастаний.

Валовой химический состав пород и руд определялся химическим и рентгено-флуоресцентным методами (ИВиС ДВО РАН, г.Петропавловск-Камчатский; НИИ Геолнеруд г.Казань; ВСЕГЕИ им А.П.Карпинского и ЗАО “Механобр Инжиниринг”, г.Санкт-Петербург). Микроэлементный состав пород изучался с использованием масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой (ICP-MS) на спектрометре VG Elemental Plasmaquad (Юнион-Колледж, г.Скенектэдди, США) и Spectrace 5000 Tracor X–ray (ЗАО “Механобр Инжиниринг”, г.Санкт-Петербург). Определение элементов платиновой группы в руде осуществлялось методом атомно-абсорбционной спектроскопии (ГГП “Камчатгеология”, г.Петропавловск-Камчатский и ЗАО “Механобр Инжиниринг”, г.Санкт-Петербург). Состав породообразующих и рудных минералов определялся методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа на микроанализаторе “Camebax-micro”, оборудованном энергодисперсионным спектрометром “Kevex” (ИВ ДВО РАН, г.Петропавловск-Камчатский) и сканирующем электронном микроскопе-микроанализаторе CAMSCAN-4DV с энергодисперсионным спектрометром LINK AN-10000 (ЗАО «Механобр Инжиниринг», г.Санкт-Петербург). Изучение магнитных свойств платино-железистых сплавов проведено на магнитном анализаторе, работающем по принципу Фарадея (ЗАО “Механобр Техника”, г.Санкт-Петербург).

Для подтверждения теоретических выводов на укрупненных лабораторных пробах платинометальных руд проверены различные физические методы их разделения: обогащение в тяжелых суспензиях; рентгено-радиометрическая сепарация; разделение в магнитных полях различной напряженности; обогащение на винтовом сепараторе; разделение отсадкой на естественной и искусственной постели; доизвлечение платины из измельченных продуктов отсадки на винтовом шлюзе и на центробежных концентраторах типа Knelson-3” и ИТОМАК-0,1 и концентрационных столах (ЗАО «Механобр Инжиниринг», г.Санкт-Петербург). Эффективность технологической схемы извлечения платины из дунитов оценена на материале технологической пробы платинометальных руд массой 8,22 тонны в процессе полупромышленных испытаний на обогатительной установке Горного института КНЦ РАН (ГоИ КНЦ РАН, г.Апатиты).

Для выявления факторов негативного экологического воздействия производства рудной платины и разработки мер по его локализации использованы результаты комплексного эколого-рыбохозяйственного мониторинга (КамчатНИРО, г.Петропавловск-Камчатский; ВНИРО и РООИ Центр ПИ «КОД», г.Москва) и масштабных экспериментов по применению акустической технологии для безреагентной очистки сточных вод (ООО «МАГНАТ», г.Петропавловск-Камчатский) при разработке россыпных месторождений платины Сейнав-Гальмоэнанского горного узла.

Сводный анализ и оформление результатов научных исследований выполнены автором в очной докторантуре Института проблем комплексного освоения недр РАН (2007-2010гг).

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Платинометальные руды зональных базит-ультрабазитовых комплексов представлены дунитами c низкими концентрациями платины (0,01-0,5 г/т), определяемыми наличием равномерной тонкой вкрапленности платиноидов (минеральная ассоциация платиноносных дунитов), для которых характерно наличие разрозненных, незначительных по объему участков (~5%) с высоким содержанием платины (10-1000 г/т) и гнездовой вкрапленностью относительно крупных ксеноморфных выделений платиноидов (платино-хромитовая минеральная ассоциация). Эффективность извлечения платины из дунитов при продуктивности выделенных ассоциаций, ~15% и ~85% соответственно, определяется возможностью сохранения и извлечения платиноидов в средних и крупных фракциях.

2. Гранулометрический состав, технологические свойства и хорошая раскрываемость зерен (по классу +80 мкм) продуктивной платиносодержащей минерализации, представленной платино-железистыми сплавами (изоферроплатина и тетраферроплатина) с незначительным количеством туламинита (11%), сперрилита (10%), платино-медных сплавов (4%) и прочих минералов МПГ (1%), определяют возможность обогащения платинометальных руд методом прямой гравитации без предварительного выделения хромитового концентрата.

3. Полнота извлечения платины обеспечивается стадиальным измельчением руды с межцикловым выделением в гравитационные концентраты на первом этапе основной продуктивной фазы оруденения, представленной средними и крупными фракциями платиноидов (платино-хромитовая минеральная ассоциация), с последующим доизвлечением на втором этапе платиноидов в мелких и тонких классах крупности сопутствующей продуктивной фазы оруденения (минеральная ассоциация платиноносных дунитов).

4. Основным фактором негативного воздействия переработки платинометальных руд с использованием гравитационных методов обогащения на экосистемы лососевых нерестово-нагульных рек, вследствие изменения мутности воды, увеличения количества взвешенных наносов и заиливания русловых отложений, является поступление в водные потоки техногенных высокодисперсных взвешенных частиц, размер которых (-5 мкм) значительно меньше среднего размера частиц естественной «природной» взвеси (+10 мкм).

5. Методологический подход к созданию экологически безопасной (безреагентной) очистки значительных объемов промышленных и сточных вод при переработке платинометальных руд с использованием гравитационных методов обогащения состоит в последовательном агрегировании взвешенных частиц в процессе комплексного акустического воздействия и осаждении новообразованных агрегатных срастаний за счет увеличения их массы в каскаде горизонтальных отстойников.

Научная новизна. В работе на основе комплекса современных физических, минералогических и технологических методов исследования впервые обоснована возможность промышленного освоения нового вида платиносодержащего минерального сырья – дунитов зональных базит-ультрабазитовых комплексов и доказано, что значительная часть продуктивной платиносодержащей минерализации находится непосредственно в оливиновой матрице магматических горных пород, что не позволяет ассоциировать процесс извлечения платины только с выделением хромитовых руд.

Для платинометальных руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов впервые:

-определен петрологический, геохимический и минеральный состав;

- выделены критерии платиноносности дунитов, определяемые степенью их перекристаллизации, наличием высокотемпературных структурных деформаций и флюидной проработки;

- доказано, что платина присутствует в руде исключительно в собственных свободных минеральных формах;

- установлены качественный и количественный состав продуктивной платиносодержащей минерализации, контрастные технологические свойства минералов МПГ;

- для выявленных в руде продуктивных минеральных ассоциаций (платино-хромитовой и платиноносных дунитов) определены уровни продуктивности, различия в составе и технологических свойствах;

- теоретически обоснована и подтверждена экспериментально неэффективность предварительного разделения руд различными физическими методами;

- доказана необходимость стадиального измельчения руды с предварительным выделением на ранних стадиях дезинтеграции крупной фракции платиносодержащих минералов в богатые гравитационные концентраты.

Впервые проведена систематизация, типизация и оценка негативного воздействия горно-перерабатывающего производства с использованием гравитационных методов обогащения на экосистемы лососевых нерестово-нагульных рек с выделением основных групп факторов, которые представлены техногенными изменениями руслового и водного режима рыбохозяйственных водных объектов и техногенным стоком взвешенных веществ. Доказано, что наиболее значительное воздействие на гидробионты оказывает поступление в водные потоки высокодисперсных взвешенных частиц, размер которых значительно меньше средней крупности естественной «природной» взвеси.

Для объективной количественной оценки воздействия рекомендовано введение показателя загрязнения рыбохозяйственных водных объектов взвешенными веществами, определяемого отношением объема консолидированного стока с площади водосбора в условиях ведения горно-добычных работ к объему стока в естественных условиях.

Впервые теоретически обоснована и подтверждена экспериментально эффективность комплексного метода глубокой очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц различной дисперсности с использованием акустического воздействия в звуковом и низком звуковом диапазоне частот.

Достоверность результатов работы обоснована корректностью поставленных задач, непротиворечивостью полученных результатов и выводов; использованием современных физических и физико-химических методов исследований и их представительным объемом; проверкой аналитических решений результатами лабораторных экспериментов и полупромышленных испытаний; соответствие теоретических выводов об обогатимости платиносодержащих дунитовых руд экспериментальным данным извлечения платины в гравитационные концентраты; возможностью применения метода аналогии при оценке негативного воздействия разработки платиносодержащих песков и руд, что определяется общим местом проведения работ, единой технологической основой и объемами переработки; внедрением результатов технологических и экологических исследований в проект опытно-промышленной эксплуатации платинометальных руд.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.