Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

Применяемые в настоящее время технологии обогащения руд цветных металлов требуют значительного совершенствования, что обусловлено снижающимся содержанием ценных компонентов и усложнением минералогического состава. Повышение эффективности обогащения минерального сырья, снижение материальных затрат на переработку, повышение экологической безопасности горно-обогатительного производства требуют разработки и применения научно обоснованных методов автоматического контроля и регулирования технологического процесса.

Особенно актуальна данная задача для медно-молибденовой подотрасли цветной металлургии, характеризующейся наиболее низкими содержаниями ценных компонентов в рудах, значительными колебаниями их физико-химических свойств и обогатимости.

Эффективным направлением решения проблемы повышения эффективности обогатительного производства, с использованием адаптивных систем автоматического регулирования, в т.ч. экспертных и оптимизационных, являются разработка и использование физико-химических моделей основных процессов обогащения. Использование многоуровневой модели позволяет решить задачи оптимизации используемых и разработки новых методов управления процессами флотации, выбора управляющих алгоритмов и определения оптимальных условий их применения. Использование многоуровневой модели процесса флотации позволяет решить задачи выбора методов и средств контроля параметров технологического процесса. Важным условием оптимизации процесса флотационного обогащения является разработка научно обоснованных критериев эффективности, базирующихся на экономических принципах и использующих знания закономерностей процесса флотации.

Впервые А.А. Абрамовым разработана динамическая многоуровневая модель процесса коллективной медно-молибденовой флотации, в которой управляющими воздействиями являются схема и продолжительность процесса флотации, расход, плотность и уровень пульпы, расход воздуха и флотационных реагентов; учитываются возмущающие параметры – содержания металлов, технологические свойства руды, активность флотационных реагентов; адаптивно настраиваемыми параметрами являются флотируемость фракций минералов и ионно-молекулярный состав пульпы. Использование модели как средства адаптации в системе управления процессом обогащения позволяет повысить эффективность процесса, оптимизировать его технико-экономические параметры – извлечение ценных компонентов, качество концентратов [1].

Разработан новый метод типизации руд и производственной ситуации по значениям контролируемых параметров процесса обогащения, предполагающий использование многоуровневой модели флотации в динамическом режиме для генерации базы данных с целью идентификации свойств перерабатываемой руды.

А.А. Азаряном был разработан новый метод выбора схем, алгоритмов и средств измерений в системе адаптивного управления, предполагающий критериальную оценку эффективности технологического процесса в динамическом режиме, задаваемом многоуровневой моделью флотации [2]. Практическая значимость представляется с использованием многоуровневой модели процесса флотации определены оптимальные значения щелочности пульпы, концентраций флотационных реагентов, параметров работы обогатительного оборудования для различных типов медно-молибденовых руд, используемые в качестве функций – задатчиков в системах адаптивного управления [3].

В.М. Авдохиным разработана структура систем автоматизированного управления процессом флотационного обогащения медно-молибденовых руд переменного состава, использующих модельно-ориентированный адаптивный алгоритм управления реагентным режимом коллективной флотации на основе непрерывного контроля состава твердой и жидкой фаз флотационной пульпы [1].

По мнению Б.А. Кузьменко комбинирование статистических и физико-химических методов позволяет использовать накопленные знания о природе протекающих при флотации физико-химических процессов, a также использовать полученную из экспериментов информацию о наиболее устойчивых связях между исследуемыми процессами [2].

При разработке модели и оценке значимости влияния на конечные технологические показатели регулируемых и нерегулируемых параметров были сделаны допущения и ограничения:

– количество переменных в регрессионных уравнениях выбирается таким, чтобы обеспечить 96 %-ную плотность корреляционного соотношения;

– коэффициенты регрессионных уравнений определялись в области нормально-оптимального течения процесса флотации;

– степень регрессионных уравнений не должна быть выше второй;

– рабочее пространство флотационной машины разделялось на зону основной – контрольной флотации и зону перечистки пенного продукта.

Выполнение этих условий обеспечивает достаточную конечную точность и устойчивость модели.

Научный подход к экономической оценке полезных ископаемых в нашей стране начал формироваться с конца 30-х годов. Постановка проблемы и создание методических основ экономической оценки ресурсов недр связана с именами А.В. Хачатурова, М.И. Агошкова. К.Г. Гофмана, Н.А. Хрущева. В соответствии с разработанной в те годы методологией под экономической оценкой месторождений понималась денежная оценка запасов, определенная на основе цены на полезное ископаемое, затрат на вовлечение месторождения в эксплуатацию и величине эффекта, получаемого от эксплуатации запасов [4].

Для экономической или стоимостной оценки минерального сырья применялась временная типовая методика экономической оценки месторождений. Под экономической оценкой месторождений полезных ископаемых понималась разность между ценностью продукции, получаемой из запасов конкретного месторождения, и суммарными эксплуатационными и капитальными затратами на ее получение за весь период отработки месторождения с учетом фактора времени. Данный подход к оценке месторождений полезных ископаемых сохранился до настоящего времени и, с корректировкой на рыночные условия добычи и реализации сырья, может применяется для определения стоимости месторождений полезных ископаемых [5].

Ставка дисконтирования принимается равной приемлемой для инвестора норме дохода или отдачи на капитал. Ставка дисконтирования устанавливается на таком уровне, который позволяет инвестору не только компенсировать риск, но и получить требуемую прибыль [6].

В состав затрат, учитываемых при расчете стоимости месторождения могут включаться затраты на геологоразведочные работы, проводимые за счет средств инвестора, затраты на транспортировку сырья до станции или порта отгрузки (франкирование цены на транспортоемкое сырье), затраты на рекультивацию земель, a также затраты на компенсацию экологического вреда и страхование рисков причинения ущерба природной среде [7].

Структура затрат по основным элементам включает: материалы; топливо; энергия, пар, вода; заработная плата; амортизационные отчисления; транспортные расходы; услуги по капитальному ремонту; услуги по текущему ремонту; прокат, лизинг, аренда; прочие. В зависимости от целей оценки в состав издержек либо включаются, либо не включаются налоги, и иные платежи, связанные с добычей и использованием полезных ископаемых.

Учитывая особенности объекта исследования, рассматривая добычу медной руды можно сказать, что при традиционной технологии добычи руды является не эффективным. Для этого стоит поменять метод добычи руды с традиционной технологии на циклично–поточную технологию и, следовательно, сделать перерасчет соответствующий данному методу.

Основными задачами являются:

– провести анализ добычи руды традиционным методом;

– проанализировать метод добычи руды по циклично-поточной технологии;

– провести экономическую оценку по методу циклично-поточной технологии.

Глубина существующего карьера составляет около 460 метров. Размеры карьера по поверхности: длина с юга на север 2,3 км, ширина с запада на восток 1,6 км. Добыча руды планируется открытым способом. Переработка руды будет производиться на Балхашской обогатительной фабрике. В среднем потери при добыче составляют 1 %, разубоживание – 4 %.

Циклично-поточная технология применяется когда:

– себестоимость сырья выросла;

– добываемая из глубин руда обеднела;

– затраты на транспортировку выросли.

Преимущества циклично – поточной технологии по сравнению с традиционной технологией:

1) удельное энергопотребление на карьерах по сравнению с цикличной технологией ниже на 14 – 16 %;

2) уменьшение технологических простоев (увеличение резерва для дальнейшего наращивания производительности);

3) резкое уменьшение количества автосамосвалов;

4) сокращение расстояния при перевозке горнорудной массы автомобильным транспортом (уменьшение расхода горюче-смазочных материалов, пробега);

5) в 1,5–2 раза повышается производительность труда рабочих;

6) снижается себестоимость добычи руды на до 30–40 %;

7) полностью компьютеризирована система управления ЦПТ от нижнего до верхнего уровня;

8) внедрение ЦПТ с крутонаклонным конвейером открывает возможность продолжения разработки месторождения открытым способом до глубины порядка 1000 м;

9) возможность распространения на подземную разработку, в частности при вскрытии новых горизонтов.

Минусы традиционной цикличной технологии является тот факт, что с постоянным увеличением глубины карьеров и ростом расстояния транспортирования горной массы эксплуатационные расходы будут расти, a производительность начнет снижаться.

Процесс циклично-поточной технологии включает:

– погрузочные работы одноковшовым экскаватором;

– транспортировка горной массы к дробильно-перегрузочному комплексу и выгрузка руды в бункер;

– высыпка продробленной руды на ленточный конвейер (ширина 1200–1600 мм) и доставка ее по крутонаклонному ленточному конвейеру на поверхность земли.

Если говорить о традиционной технологии добыче медной руды, то предстоящая реконструкция карьера предусматривает автомобильную вывозку руды и вскрыши из карьера. В качестве технологического горнорудного оборудования выбрана техника более высокого качества и производительности Казахстанского, Российского производства и зарубежных компаний. Оборудование обогатительной фабрики укомплектовано на получение катодной меди с месторождения Конырат [8]. Состав оборудования представлен в таблице.

Структура комплексной механизации карьеров

Транспортировка руды на обогатительную фабрику и породы в отвал будет производиться автосамосвалами БеЛАЗ-75131. Основное используемое высокопроизводительное горно-шахтное оборудование на руднике фирмы Atlas Copco (Швеция), Саterpillar (CША), Liebherr (Германия), Четра, КамАЗ, НефАЗ (Россия), БелАЗ (Беларусь) a также буровые инструменты отечественного производства и производства СНГ.

Для выполнения горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ на карьерах принимается два класса комплексов оборудования:

– экскаваторно-транспортно-отвальный (ЭТО) для выполнения вскрышных работ;

– экскаваторно-транспортно-разгрузочный (ЭТР) для производства добычных работ.

Расчет нормативных величин потерь (П) и разубоживания (Р) для открытого способа разработки произведен в соответствии с «Нормами технологического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом разработки» (ВНТП 35-86) по формулам:

П = Пт + Кm + КΔm.Kh.Kng, %; (1)

P = Pт + Кm + КΔm.Kh.Kрg, %, (2)

где Пт и Pт – значения потерь и разубоживания в % принимается по ВНТП 35-86, Пт = Pт = 4,3 %; Кm, КΔm, Kh, Kng, Kрg – поправочные коэффициенты, учитывающие, соответственно, изменения мощности рудного тела, объем включений прослоев разубоживающих пород, высоту добычного уступа и отношение потерь к разубоживанию, принимается по ВНТП 35-86 (Кm = 0,7; КΔm = 1,5; Kh = 1,25 (высота уступа при отработке руды 15 м); Kng = 0,3, Kрg = 3,0 (отношение потерь к разубоживанию принято 0,1).

П = 4,3.0,7.1,5.1,25.0,3 = 1,69 %;

Р = 4,3.0,7.1,5.1,25.3,0 = 16,93 %.

Проектные значения потери и разубоживание принимаются путем умножения на поправочный коэффициент, учитывающий местные условия:

Кф = Пф(Рф)/П(Р), (3)

где Пф(Рф) и П(Р) – фактические и расчетные значения потерь (разубоживания) для условий действующего карьера.

Кф = ПФ/П = 0,59; Кф = ПР/Р = 0,236;

Ппр = П.Кф = 1,69.0,59 = 0,997 ≈ 1 %;

Рпр = Р.Кф = 16,93.0,236 = 3,995 ≈ 4 %.

При разубоживании руды, добыча составляет больше 73 %, т.к. потери от разубоживания являются меньше, чем от других способов добычи руды и извлечение металлов, тогда производительность предприятия при добыче руды составит – 7000 тыс. тонн руды в год. Анализируя цены на медь в диапазоне 2002–2015 гг. можно сделать следующий вывод: если принять во внимание все вышеизложенное, то цена на медь в диапазоне 13 лет будет иметь тенденцию роста [9].

Рассматривая показатели финансовой эффективности рудника, можно сделать вывод, что внедрение циклично – поточной технологии достаточно привлекателен, с точки зрения развития экономической оценки месторождения, принимая во внимание использования новых технологий добычи медной руды.

При внедрении циклично-поточной технологии, производительность добычи станет на 4 % выше, чем применяемые технологии, таким образом – годовое увеличение добычи руды составит около 140 тыс. т. В связи с этим появляется возможность использования перспективных технологий по попутному извлечению драгоценных металлов, таких как – золото, серебро и др., содержание которых имеется в коныратской медной руде. Следовательно, все эти показатели должны отражаться на адекватной экономической оценке данного месторождения.