В производстве глинозема из нефелиновых руд известняк используют в качестве одного из компонентов шихты, а также для обескремнивания алюминатных растворов.
В соответствии с СТП СМК 09.02-2004 известняк, используемый при комплексной переработке нефелиновой руды в глиноземном производстве, должен содержать массовую долю диоксида кремния не более 2%, а оксида серы - не более 0,5%.
Многолетними исследованиями и опытом эксплуатации АГК установлено, что снижение качества известняка, особенно по содержанию кремнезема, отрицательно влияет на технологию и экономику глиноземного производства. Отсюда повышенные требования глиноземного производства к чистоте химического состава известняка. Зависимость выхода товарной продукции от содержания двуокиси кремния в товарном известняке представлена в табл.1.
Таблица 1. Влияния кремнезема в известняке на показатели переработки нефелина
|
Показатели |
Содержание SiO2 в известняке, % |
||||||
|
0,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
|
1. Расход известняка на 1т руды, т |
1,27 |
1,34 |
1,38 |
1,42 |
1,47 |
1,57 |
1,68 |
|
2. Расход шихты на 1т руды, т |
2,47 |
2,56 |
2,60 |
2,65 |
2,70 |
2,876 |
2,94 |
|
3.Выпуск глинозема, % |
101,24 |
100,0 |
99,42 |
98,84 |
97,93 |
96,84 |
95,44 |
|
4.Изменение выпуска товарного глинозема, % |
+ 1,24 |
0,0 |
-0,58 |
-1,16 |
-2,07 |
-3,16 |
-4,56 |
|
5.Изменение выпуска субпродуктов, % |
+ 0,87 |
0,0 |
-0,41 |
-0,81 |
-1,45 |
-2,21 |
-3,19 |
Для обеспечения требуемых показателей качества добываемого известняка необходимо знать характер пространственной изменчивости в нем содержания кремнезема. Для этого, используя материалы гелогоразведочных работ, выполнили анализ химического состава известняков Мазульского месторождения по пробам, отобранным при бурении скважин (более 10000 тыс. проб). При этом продуктивная толща известняков была разделена на горизонтальные слои, высотные отметки которых соответствуют отметкам отрабатываемых горизонтов. В результате установлено, что среднее содержание кремнезема в известняке и его вариация по горизонтам не имеет выраженной тенденции изменчивости.
Это указывает на сложный характер пространственной изменчивости данного показателя и предопределяет необходимость наряду с селективной выемкой проводить мероприятия по усреднению руды, а также оптимизировать направление развития фронта работ при отработке отдельных горизонтов. Это можно осуществить на основе погоризонтных планов, характеризующих изменчивость содержания кремнезема в известняке. В частности, при их анализе было доказано, что отработку месторождения целесообразно осуществлять, продвигая фронт работ с юго-запада на северо-восток, а северо-западную часть горизонтов следует исключить из разработки (некондиционный известняк).
Наряду с ухудшением качественно - количественных показателей извлечения увеличение содержания кремнезема в известняке приводит к росту его предела прочности на одноосное сжатие, соответствующая зависимость (коэффициент корреляции 0,95 при среднеквадратической ошибке 3,5) для условий Мазульского месторождения имеет вид:
,
где σ - предел прочности известняка на одноосное сжатие, МПа; С - содержание кремнезема в известняке, %.
Следовательно, кремнезем оказывает влияние на производительность и на выбор типа машин для подготовки пород к выемке. Причем, увеличение содержания кремнезема в известняке предопределяет применение взрывных технологий, а уменьшение - комбайнов. Таким образом, пространственная вариация содержания кремнезема приводит к соответствующему изменению прочностных свойств и объясняет необходимость выполнения районирования карьерного поля по способам подготовки пород к выемке и параметрам соответствующей технологии. Это в свою очередь, определяет необходимость формирования в карьере рабочей зоны с несколькими вариантами размеров и конструкций рабочих площадок и блоков добычных панелей.
Все вышеизложенное указывает на то, что изучение пространственной изменчивости содержания кремнезема позволит добывать известняк требуемого качества, определять соответствующие темпы ведения горных работ, параметры рабочей зоны карьера и его производительность, применять селективную технологию на отдельных этапах разработки месторождения.
Работа представлена на III научную конференцию с международным участием «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» 22-29 октября 2005г., Хургада (Египет). Поступила в редакцию 04.10.2005г.