Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів
Розглянуто порядок математичного моделювання для вилуговування корисних копалин. Класифіковані за загальними ознаками фактори й визначена їх важливість для проведення математичного моделювання. Сформовано необхідні вихідні дані для проведення моделювання технології вилуговування перехідних металів і...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135969 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів / Д.В. Мальцев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 197-207. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135969 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мальцев, Д.В. 2018-06-15T17:08:53Z 2018-06-15T17:08:53Z 2015 Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів / Д.В. Мальцев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 197-207. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135969 622.277:622.349.5 Розглянуто порядок математичного моделювання для вилуговування корисних копалин. Класифіковані за загальними ознаками фактори й визначена їх важливість для проведення математичного моделювання. Сформовано необхідні вихідні дані для проведення моделювання технології вилуговування перехідних металів і наведено їх перелік. Розроблено принципову блок-схему, за якою виконано розрахунок технологічних параметрів знеміцнення рудного масиву та вилуговування. Знайдено певний перелік параметрів у технології, який доцільніше змінювати при заданих умовах, докорінно не змінюючи діюче устаткування, інтегруючись у прийняту камерну систему розробки з бурових штреків. Побудовано декілька важливих графіків та гістограм для обґрунтування параметрів вилуговування перехідних металів в місці залягання. Виконано пошук оптимальних параметрів вилуговування при зміні певних параметрів в умовах діючого підприємства. Рассмотрен порядок математического моделирования для выщелачивания полезных ископаемых. Классифицированы по общим признакам факторы и определена их важность для проведения математического моделирования. Сформированы необходимые исходные данные для проведения моделирования технологии выщелачивания переходных металлов и приведен их перечень. Разработана принципиальная блок-схема, по которой выполнен расчет технологических параметров разупрочнения рудного массива и выщелачивания. Разработан определенный перечень параметров технологии, который целесообразнее менять при заданных условиях коренным образом, не меняя действующее оборудование, интегрируется в принятую камерную систему разработки с буровых штреков. Построено несколько важных графиков и гистограмм для обоснования параметров выщелачивания переходных металлов в месте залегания. Выполнен поиск оптимальных параметров выщелачивания при изменении определенных параметров в условиях действующего предприятия. The order of mathematical modeling for the leaching of minerals are reviewed. Classified by common features and factors determined their importance for mathematical modeling. The necessary input data for the simulation technology of leaching of transition metals are developed and a list of them are given. The principal block diagram, from which have been calculated by the technological parameters of the mass and loss of strength ore leaching are developed. A specific list of technology options that it is more expedient to change under given conditions without drastic change of existing equipment while integrating into the chamber system design of drilling road are develop. Several charts and histograms important for the study of options of transition metals leaching in situ are built. Optimum parameters of leaching with changing certain parameters in terms of the operating enterprise are searched. uk Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів Математическое моделирование параметров выщелачивания переходных металлов The mathematical modeling of parameters leaching of transition metals Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| spellingShingle |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів Мальцев, Д.В. |
| title_short |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| title_full |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| title_fullStr |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| title_full_unstemmed |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| title_sort |
математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів |
| author |
Мальцев, Д.В. |
| author_facet |
Мальцев, Д.В. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Геотехнічна механіка |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Математическое моделирование параметров выщелачивания переходных металлов The mathematical modeling of parameters leaching of transition metals |
| description |
Розглянуто порядок математичного моделювання для вилуговування корисних копалин. Класифіковані за загальними ознаками фактори й визначена їх важливість для проведення математичного моделювання. Сформовано необхідні вихідні дані для проведення моделювання технології вилуговування перехідних металів і наведено їх перелік. Розроблено принципову блок-схему, за якою виконано розрахунок технологічних параметрів знеміцнення рудного масиву та вилуговування. Знайдено певний перелік параметрів у технології, який доцільніше змінювати при заданих умовах, докорінно не змінюючи діюче устаткування, інтегруючись у прийняту камерну систему розробки з бурових штреків. Побудовано декілька важливих графіків та гістограм для обґрунтування параметрів вилуговування перехідних металів в місці залягання. Виконано пошук оптимальних параметрів вилуговування при зміні певних параметрів в умовах діючого підприємства.
Рассмотрен порядок математического моделирования для выщелачивания полезных ископаемых. Классифицированы по общим признакам факторы и определена их важность для проведения математического моделирования. Сформированы необходимые исходные данные для проведения моделирования технологии выщелачивания переходных металлов и приведен их перечень. Разработана принципиальная блок-схема, по которой выполнен расчет технологических параметров разупрочнения рудного массива и выщелачивания. Разработан определенный перечень параметров технологии, который целесообразнее менять при заданных условиях коренным образом, не меняя действующее оборудование, интегрируется в принятую камерную систему разработки с буровых штреков. Построено несколько важных графиков и гистограмм для обоснования параметров выщелачивания переходных металлов в месте залегания. Выполнен поиск оптимальных параметров выщелачивания при изменении определенных параметров в условиях действующего предприятия.
The order of mathematical modeling for the leaching of minerals are reviewed. Classified by common features and factors determined their importance for mathematical modeling. The necessary input data for the simulation technology of leaching of transition metals are developed and a list of them are given. The principal block diagram, from which have been calculated by the technological parameters of the mass and loss of strength ore leaching are developed. A specific list of technology options that it is more expedient to change under given conditions without drastic change of existing equipment while integrating into the chamber system design of drilling road are develop. Several charts and histograms important for the study of options of transition metals leaching in situ are built. Optimum parameters of leaching with changing certain parameters in terms of the operating enterprise are searched.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135969 |
| citation_txt |
Математичне моделювання параметрів вилуговування перехідних металів / Д.В. Мальцев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 197-207. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT malʹcevdv matematičnemodelûvannâparametrívvilugovuvannâperehídnihmetalív AT malʹcevdv matematičeskoemodelirovanieparametrovvyŝelačivaniâperehodnyhmetallov AT malʹcevdv themathematicalmodelingofparametersleachingoftransitionmetals |
| first_indexed |
2025-11-26T02:06:01Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:06:01Z |
| _version_ |
1850607985068343296 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
197
УДК 622.277:622.349.5
Мальцев Д.В., канд. техн. наук, доцент
(Державний ВНЗ «НГУ»)
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ВИЛУГОВУВАННЯ
ПЕРЕХІДНИХ МЕТАЛІВ
Мальцев Д.В., канд. техн. наук, доцент
(Государственное ВУЗ «НГУ»)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Maltsev D.V., Ph.D. (Tech.), Associate Professor
(State HEI “NMU”)
THE MATHEMATICAL MODELING OF PARAMETERS LEACHING OF
TRANSITION METALS
Анотація. Розглянуто порядок математичного моделювання для вилуговування корис-
них копалин. Класифіковані за загальними ознаками фактори й визначена їх важливість для
проведення математичного моделювання. Сформовано необхідні вихідні дані для проведен-
ня моделювання технології вилуговування перехідних металів і наведено їх перелік. Розроб-
лено принципову блок-схему, за якою виконано розрахунок технологічних параметрів знемі-
цнення рудного масиву та вилуговування. Знайдено певний перелік параметрів у технології,
який доцільніше змінювати при заданих умовах, докорінно не змінюючи діюче устаткування,
інтегруючись у прийняту камерну систему розробки з бурових штреків. Побудовано декілька
важливих графіків та гістограм для обґрунтування параметрів вилуговування перехідних ме-
талів в місці залягання. Виконано пошук оптимальних параметрів вилуговування при зміні
певних параметрів в умовах діючого підприємства.
Ключові слова: моделювання вилуговування, обґрунтування параметрів вилуговування,
видобуток урану геотехнологічним способом, уранова руда, вилуговування бідних руд.
Вступ. Існує багато способів розробки корисних копалин – підземні, відкри-
ті, геотехнологічні та їх різновиди. Їх сутність детально викладена у безлічі на-
укових праць, дослідженнях, патентах тощо. Але на цьому їх розробка не зупи-
няється і суспільство продовжує розробляти та обирати технології, які є більш
екологічними, гнучкими, ефективними та соціально спрямованими. Одна з та-
ких технологій є вилуговування металів на місці їхнього залягання. Це не новий
напрям у розробці корисних копалин, він вже достатньо вивчений, але все одно
потребує вдосконалень, обґрунтувань та адаптації до певних умов. Зараз в цій
сфері ведуться інтенсивні дослідження ще й тому, що на даному етапі розвитку
науки і техніки вони є досяжними, актуальними та прогресивними, що дозволяє
ефективніше використовувати надра.
Як відомо, до групи перехідних радіоактивних металів входять багато еле-
ментів, але тільки уран у суттєвих об’ємах видобувається в Україні та може бу-
ти вилуговуваним, і це дає змогу використовувати його для роботи як основний
____________________________________________________________________
© Д.В. Мальцев, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
198
дослідний об’єкт. До того ж, уран являє собою джерело енергії, що прямим чи-
ном впливає на енергетичну незалежність країни. Тому уранові родовища Укра-
їни було взято для створення моделі й проведення математичного моделювання
параметрів вилуговування перехідних металів на місці залягання.
У попередніх роботах досить детально описано, як і які підприємства видо-
бувають уранову руду [1, 7]. З огляду на це доцільніше розкрити тільки питання
щодо зміни її видобутку у технологічному плані, а саме, розглянути геотехно-
логічні методи розробки з використанням бурових свердловин та шпурів-
ін’єкторів, що дозволяють, у низці випадків, спростити та знизити вартість ви-
добутку корисної копалини, підвищити рентабельність при відпрацюванні бід-
них та вельми бідних родовищ, розпочати розробку родовищ, котрі характери-
зуються складними умовами залягання тощо. При такому способі розробки
з’являється можливість продовжити відпрацювання вже розкритих (діючих)
родовищ на тих частинах шахтного поля, де раніше це було складно або не рен-
табельно. Таким чином, геотехнологічні методи дозволяють подовжити термін
експлуатації діючих родовищ, підвищити продуктивність праці щодо кінцевої
продукції, скоротити чисельність працюючих тощо. Крім того, їх застосування
сприяє певному поліпшенню умов праці та зменшенню негативного впливу на
навколишнє середовище. Отже, одним із шляхів зниження витрат, втрат та
більш повного освоєння родовища для видобутку є задіяння геотехнологічних
способів розробки. Однак вилуговування має низку труднощів при використан-
ні на практиці, такі як контроль перебігу вилуговування в камері, прогнозуван-
ня технологічних процесів – створення адекватної моделі, моделювання та ін.
Для додаткового вивчення прогнозування та пошуку оптимальних техноло-
гічних параметрів можна застосовувати декілька шляхів, але «комп’ютерне мо-
делювання» підходить якнайкраще у даних умовах. Тому в роботі ми саме його
будемо використовувати та розуміти під ним математичне моделювання з ви-
користанням засобів обчислювальної техніки.
Постановка проблеми. На території України сьогодні успішно видобува-
ються уранові руди за допомогою камерних систем розробки із закладкою ви-
робленого простору речовинами, що твердіють. Отже, з’являється необхідність
моделювання технології вилуговування для підвищення його ефективності,
оскільки можливість отримання бідних та вельми бідних руд за традиційними
способами із задіянням камерних систем розробки вичерпується як технологіч-
но, так і соціально. Тому пошук більш гнучких і ефективних методів вилугову-
вання є важливим завданням для галузі та країни в цілому.
Виділення невирішених питань та завдання роботи. Основним завданням
роботи є розробка математичної моделі та блок-схеми вилуговування, створен-
ня оптимізаційної моделі та пошук оптимальних технологічних параметрів роз-
робки, визначення основних факторів, які впливають на розробку його критері-
їв, знаходження параметрів, що підвищують/знижують ефективність. Метою
оптимізації є вибір допустимих рішень серед деякої множини, які б відносились
до оптимальних. При цьому оптимальність класифікується як доцільність вико-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
199
ристання технологічних параметрів, які підвищують ефективність розробки.
Одним із завдань статті є застосування оптимізаційних моделей у геотехнології
при підземному видобутку бідних та вельми бідних уранових руд. Відмінність
роботи полягає у тому, що використовується адаптована оптимізаційна модель
для уранових родовищ України для пошуку оптимальних технологічних пара-
метрів вилуговування.
Основна частина. Технологія комп’ютерного моделювання передбачає ви-
конання таких дій: визначення мети моделювання; розробка концептуальної
моделі; формалізація моделі; програмна реалізація моделі (незалежно від того,
що береться за комп'ютерну програму для реалізації); планування послідовності
експериментів; реалізація плану експерименту; перевірка адекватності моделі
(ступінь відповідності моделі до реального явища чи об’єкта, для опису якого
вона будується); аналіз та інтерпретація результатів моделювання.
Планується створити оптимізаційну модель, яка була б орієнтована на вибір
оптимальних технологічних параметрів, що досліджується. З огляду на це адек-
ватність моделі повинна визначатися ступенем її відповідності не стільки реа-
льному об’єкту, скільки цілям дослідження. Таке твердження є справедливим
більше для моделей проектованих систем, тобто в ситуаціях, коли реальної сис-
теми взагалі немає, в даному ж випадку вона існує, але потребує додаткових
досліджень. Окрім того, потрібно створити стійку модель, щоб досягти здатно-
сті зберігати адекватність при дослідженні ефективності системи на всьому
можливому діапазоні робочого процесу, а також при внесенні змін у її конфігу-
рацію. Очевидно, що стійкість являє собою позитивну властивість моделі, од-
нак якщо зміна вхідних параметрів моделі не відображається на значеннях ви-
хідних параметрів, то користь від неї є невеликою. У зв’язку з цим виникає не-
обхідність оцінити чутливість моделі до зміни параметрів робочого наванта-
ження і внутрішніх параметрів самої системи.
Оскільки ми будемо використовувати математичну модель для обґрунту-
вання параметрів при вилуговуванні перехідних металів, розглянемо існуючі
можливі моделювання для цього процесу. Розрізняють три основних типи мо-
делювання, які можна використовувати при вилуговуванні: натурні (промисло-
ві, шахтні та ін.), лабораторні (фізичні, масштабні та ін.) та теоретичні (аналіти-
чні, математичні та ін.). Натурні методи дослідження ґрунтуються на вимірю-
ванні потрібних технологічних параметрів вилуговування в промислових умо-
вах. Лабораторне моделювання виконується в умовах лабораторії на фізичних
моделях. У найпростішому випадку модель відтворює досліджуване явище зі
збереженням фізичної природи і геометричної подоби, а відрізняється від ори-
гіналу (натури) лише розмірами однойменних параметрів і швидкістю перебігу
досліджуваного процесу. Математична модель – це опис перебігу процесів (у
тому числі функціонування, руху) і зміни системи на мові алгоритмічних дій з
математичними формулами й логічних переходів та перетворень.
Визначивши напрям та тип моделювання, деякі терміни і поняття, перейде-
мо до формування та змістовного опису моделі у вигляді блок-схеми (рис. 1).
Керуючись тим, що важливо створювати таку блок-схему, щоб вона описувала
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
200
підготовку масиву для знеміцнення і наступного його вилуговування, була зда-
тна відобразити всі (або основні) процеси від початку і введення вихідних да-
них до виведення отриманих результатів розрахунків із системи.
Рисунок 1 - Принципова блок-схема отримання технологічних параметрів в камері при під-
готовці масиву для знеміцнення та наступного його вилуговування
Далі, дотримуючись блок-схеми, переходимо до першочергової задачі – фо-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
201
рмування вхідних даних для комп’ютерного моделювання. Перерахуємо їх: ко-
ефіцієнт тріщинуватості масиву; тип в’язкості; міцність гірських порід; густина
заряджання; коефіцієнт впливу на об’ємну концентрацію енергії еталонної ви-
бухової речовини (ВР); коефіцієнт впливу на об’ємну концентрацію енергії ді-
ючої ВР; вміст корисного компоненту в масиві; об’ємна концентрація енергії
еталонної вибухової речовини; об’ємна концентрація енергії ВР, що використо-
вується; максимальна висота підповерха; кількість підповерхів; глибина каме-
ри; довжина камери; висота камери; висота бурової виробки; ширина бурової
виробки; густина руди; діаметри свердловин, що використовуються в розрахун-
ку, та ін.
Ці дані можна поділити на дві основні групи: геологічні й технологічні фак-
тори. До геологічних параметрів відносяться: вміст корисної копалини в масиві,
тріщинуватість масиву, в’язкість та водоприплив, міцність масиву та ін. До те-
хнологічної групи – кількість бурових горизонтів, максимальна висота підпове-
рха, ширина, довжина та висота камери, які підлягають зміні.
Далі розглянемо кожний етап алгоритму визначення параметрів вилугову-
вання перехідних металів із застосуванням математичного моделювання окре-
мо. Формули та розрахунки, за якими визначаються технологічні параметри
знеміцнення рудного масиву та наступного його вилуговуванням, досить
об’ємні, тому ми їх не наводимо. Вони детально описані в працях [4 – 6]. Потім,
після накопичення вхідних даних, потрібно визначити параметри буровибухо-
вих робіт для знеміцнення рудного покладу, тому послідовно розраховуються
коефіцієнт зближення зарядів для знеміцнення масиву; лінія найменшого опору
зарядів; відстань між свердловинами й перевіряється співвідношення лінії най-
меншого опору (ЛНО) та відстані між кінцями свердловин і при потребі кори-
гується. Далі, якщо відомі гірничотехнічні фактори (підвищена в’язкість, слаб-
ка тріщинуватість) і є дослід з використання буровибухових робіт (БВР) для
конкретних умов, коригується ЛНО та відстань між свердловинами до оптима-
льного значення. Після цього можна визначити розрахункову кількість сверд-
ловин у віялі та кількість віял свердловин у підповерсі й блоці відповідно.
Наступним етапом визначаємо технологічні показники вилуговування, які б
максимально підходили до реально діючій системі розробки. Для цього викону-
ється розрахунок кількості шпурів-ін’єкторів на одному буровому горизонті та
відстань між рядами шпурів відповідно, потім – кількість віял шпурів на буро-
вому горизонті. Далі визначаємо кількість шпурів-ін’єкторів у віялі та кількість
подавальних та приймальних шпурів на буровому горизонті й у блоці відповід-
но.
Передостаннім етапом виконується визначення параметрів для розрахунку
обсягу розчинів для вилуговування. Для цього потрібно знати експлуатаційні
запаси руди в камері. Оскільки технологія передбачає існування захисної бер-
ми, яка є основним джерелом втрат руди, то, спочатку визначається вона, а вже
потім експлуатаційні запаси. Потім, за даними досліду приймається обсяг роз-
чинника, який потрібно для вилуговування 1 т руди в конкретних умовах. Після
цього визнається обсяг розчину розчинника, потрібним для вилуговування екс-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
202
плуатаційних запасів. Далі визначається кількість корисної копалини, яка при-
сутня в запасах камери; загальна маса хімічних сполук корисного компонента в
продуктивному розчині, що теоретично може розчинитися у розчиннику після
усіх стадій вилуговування.
Останнім етапом визначається тривалість відпрацювання запасів, що суттє-
во залежить від геологічних умов залягання, існуючих хімічних сполук корис-
ної копалини в масиві, швидкості хімічної реакції при переведенні з твердої фа-
зи до продуктивного розчину, сітки тріщин та їх розкриття після знеміцнення,
кількості та типу отриманих тріщин, що утворюється в результаті знеміцнення
гірничих порід у камері тощо.
У результаті, по-перше, розчин рухається у напрямку з відкачувальних до
закачувальних шпурів, при цьому його частина розтікається до оточуючих бо-
кових порід, в наслідок чого певна частина витравлювального розчину втрача-
ється, оскільки тріщини характеризуються високою проникністю та суттєво за-
лежать від розмірів шматків і утворення додаткової хаотичної тріщинуватості зі
сторони висячого й лежачого боків. По-друге, з часом вилуговування проник-
ність масиву зменшується внаслідок кольматації пор. Для зниження впливу дії
цього явища потрібно витримувати певне співвідношення великих та малих
шматків масиву, що може призвести до погіршення вилуговування за рахунок
зменшення поверхні контакту вилуговуючого розчину та корисної копалини в
масиві. В даному випадку, визначити раціональний баланс між розмірами шма-
тків можна тільки дослідним шляхом. Отже, для дослідження було б доцільно
більш у розгорнутому вигляді навести та прослідити зміни у процесі вилугову-
вання після отримання знеміцненного масиву: фільтраційну характеристику
масиву (реальна швидкість руху витравлювального розчину в масиві), площину
зіткнення вилуговуючого розчину з корисним компонентом, швидкість перебі-
гу хімічної реакції при переведенні корисної копалини з твердої фази у рідку
тощо. Але подібні натурні дослідження знеміцнення масиву та вилуговування
поки що неможливо провести за рахунок закритості даних хімічного складу
уранових руд та інших важливих даних. Тому тривалість вилуговування у ма-
сиві приймається частково умовно, але час на монтаж і демонтаж устаткування
з консервацією виробок – досить точно.
У результаті розрахунку отримуємо такі параметри, що можна об’єднати за
основними (принципово різними) технологічними процесами.
I. Знеміцнення рудного масиву, проведення БВР:
– лінія найменшого опору зарядів;
– відстані між свердловинами;
– кількість свердловин у віялі;
– кількість віял свердловин на буровому горизонті;
– кількість свердловин на буровому горизонті;
– кількість свердловин у блоці.
II. Вилуговування рудного масиву:
– кількість віял шпурів-ін’єкторів на буровому горизонті;
– кількість шпурів-ін’єкторів у віялі;
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
203
– кількість шпурів-ін’єкторів у блоці;
– промислові запаси руди в камері;
– розміри захисної берми на бурових горизонтах;
– втрати руди;
– обсяг розчинника, який потрібен для вилуговування 1 т руди та всіх екс-
плуатаційних запасів руди;
– запаси рудної маси в камері;
– прогнозний обсяг корисної копалини, що потрапляє до продуктивного ро-
зчину;
– тривалість відпрацювання запасів очисної камери.
Наведений на рис. 1 алгоритм дозволяє змінювати кількість бурових гори-
зонтів з урахуванням максимально допустимої їх висоти; визначити, при яких
умовах присутні мінімальні втрати корисної копалини; визначити оптимальну
відстань між шпурами-ін’єкторами; знайти мінімальну, але достатню кількість
приймальних і подавальних шпурів-ін’єкторів.
Наведемо розрахунок параметрів, що підлягають обґрунтуванню для конк-
ретних умов. Враховуючи гірничотехнічні умови видобутку дослідного родо-
вища, а також накопичений досвід з визначення технологічних параметрів
приймаємо наступні основні вхідні дані: середній розмір очисної камери: ши-
рина – 25 м, висота – 70 м, довжина – 55 м; коефіцієнт тріщинуватості масиву
на рівні 0,95; міцність руди та бічних порід, що залягають в альбітитах, з коефі-
цієнтами міцності – в межах 14 – 18 за шкалою проф. М.М. Протод’яконова з
неявним розділенням руд і порід; щільність руд – на рівні 2,65 – 2,75 т/м
3
; вміст
корисної копалини та інші. Після цього виконаємо відповідні розрахунки та
отримані результати подамо у графічному вигляді (рис. 2 – 5). Вони допомо-
жуть визначити оптимальні параметри, що обґрунтовуються.
Рисунок 2 - Зміна об’єму руди, що припадає на один шпур (Sp) від максимальної висоти бу-
рового горизонту h = 15 м та кількості підповерхів hpp = 3 – 6 горизонтів відповідно
Тепер поступово можна визначити, які саме параметри та як впливають на
процес знеміцнення і вилуговування. Отже, при зміні кількості бурових горизо-
нтів від 3 до 6 з кроком в одиницю (hpp) постійній максимальній їх висоті на
рівні 5 м (h) присутні мінімальні зміни в середньому вмісті сполук корисних
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
204
копалин у продуктивному розчині (Ccp); маси сполук корисного компонента,
що розчиняється у продуктивному розчині (PeeΔ), корисна копалина, яку тео-
ретично можна перевести у продуктивний розчин (Pe) та об’єм розчинника, по-
трібного для вилуговування руди (VH2SO4), окрім об’єму руди, що припадає на
один шпур (Sp), майже не змінюються.
Рисунок 3 - Залежність зміни втрат від максимальної висоти та кількості підповерхів:
– максимальна висота бурового горизонту h = 15 м та кількість підповерхів hpp = 3; 4; 5;
6 горизонтів відповідно; – кількість підповерхів hpp = 4 та максимальна висота бурового
горизонту h = 15; 16; 17 та 18 м відповідно
Рисунок 4 - Залежність зміни кількості шпурів на буровому горизонті (Nvchz) та кількості
свердловин у блоці (Nshpb) від максимальної висоти бурового горизонту h = 15 м та їх кіль-
кості hpp = 3 – 6 шт. відповідно
При спробі змінити максимальну висоту бурового горизонту (h) від 15 до 18
м з кроком в 1 м, зберігаючи кількість бурових горизонтів hpp = 4 м, при дослі-
дженні тих самих параметрів, суттєвих змін не було виявлено. Тому зазначаємо,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
205
що суттєво змінюється тільки об’єм руди, що припадає на один шпур (Sp)
(рис. 2).
Рисунок 5 - Залежність зміни кількості шпурів на буровому горизонті (Nvchz), кількості све-
рдловин на буровому горизонті (Nshpe) та кількості свердловин у блоці (Nshpb) від кількості
підповерхів hpp = 4 та максимальної висоти бурового горизонту h = 15 – 18 м відповідно
При зміні кількості бурових горизонтів і постійній максимальній їх висоті в
зазначених вище діапазонах отримуємо чітку зміну у втратах корисних копалин
при видобутку (рис. 3). З нього видно, що при збільшенні максимальної висоти
бурового горизонту та зменшенні їх кількості спостерігається стійке зниження
втрат. Тому потрібно, якщо дозволяє устаткування, намагатися дотримуватись
саме такої стратегії.
Тлумачення четвертого рисунку буде таким: при збереженні максимальної
висоти бурового горизонту (h) на рівні 15 м і зміні їх кількості (hpp) з 3 до 6 з
кроком в одиницю отримуємо зростання шпурів на буровому горизонті (Nvchz)
та кількості свердловин у блоці (Nshpb), але кількість свердловин на буровому
горизонті (Nshpe) залишається без змін.
Тлумачення кривої на рис. 5 буде таким: при постійній кількості бурових
горизонтів (hpp) на рівні чотирьох та зміні їх максимальної висоти від 15 до 18
м з кроком в 1 м отримуємо поступове збільшення кількості свердловин у блоці
(Nshpb), незначне збільшення кількості свердловин на буровому горизонті
(Nshpe), причому зберігається постійна кількість шпурів на буровому горизонті
(Nvchz).
Висновки. Розроблений алгоритм передбачає зміну декількох показників,
що дозволяє визначити, за якими умовами присутні мінімальні втрати корисної
копалини; визначити оптимальну відстань між шпурами-ін’єкторами; знайти
мінімальну, але достатню кількість приймальних і подавальних шпурів-
ін’єкторів тощо. Математичне моделювання показує, що на результати розра-
хунків суттєво впливають кількість бурових горизонтів і максимальна висота
бурового горизонту. Отже, зі зниженням кількості бурових горизонтів до 4 та
збільшенням максимальної висоти бурового горизонту до 18 м отримуємо оп-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
206
тимальну кількість шпурів на буровому горизонті, свердловин на буровому го-
ризонті та у блоці, поступове зменшення втрат руди та зростання експлуатацій-
них запасів руди в камері, зростання продуктивності шпурів-ін’єкторів та свер-
дловин.
Інші показники – обсяг розчинника, потрібного для вилуговування руди, кі-
лькість шпурів-ін’єкторів у віялі, маса всіх сполук корисного компонента, що
потрапляє до продуктивного розчину, корисна копалина, яку теоретично можна
перевести в продуктивний розчин, середній вміст сполук корисної копалини в
продуктивному розчині та інші – суттєво не змінюються.
У результаті моделювання зміна діаметру шпурів і свердловин викликає на
порядок менший вплив. Завдяки тому, що розмір очисної камери, вміст корис-
ного компоненту, бурове устаткування, вибухова речовина в дослідженні не
змінюються, вдалося наблизитися до умов дослідного родовища. Безумовно, за-
значені умовно-постійні параметри можуть змінюватися, і, за ними, відповідно,
будуть змінюватися результати моделювання, що призведе до переформатуван-
ня низки процесів.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Vladyko, O. The new method extraction poor and extremely poor ores in underground conditions of
Vatutinsky deposit (Ukraine) / O. Vladyko, D. Maltsev // New Developments in Mining Engineering: Theo-
retical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining. – The Netherlands: CRC Press/Balkema, 2015.
– P. 247 – 251.
2. Горнохимическая геотехнология добычи урана / В.В.Кротков, Д.Г.Лобанов, Ю.В. Нестеров [и
др.]. – М.: Геос, 2001. – 240 с.
3. Кучное выщелачивание благородных металлов / М.И.Фазлуллин, Р.Х.Садыков, В.В. Шаталов
[и др.]. – М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. – 647 с.
4. Мальцев, Д.В. Новый подход к добыче урана для Новоконстантиновского месторождения /
Д.В. Мальцев, О.Б. Владыко // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины.
– 2015. – № 120. – С. 203 – 213.
5. Мальцев, Д.В. Аналіз економічної ефективності видобутку оксиду урана з використанням гео-
технологічного способу в підземних умовах Ватутінського родовища для бідних і вельми бідних руд /
Д.В. Мальцев, О.Б. Владико // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины.
– 2015. – № 123. – С. 116 – 125.
6. Мальцев, Д.В. Обоснование параметров буровзрывных работ при разрушении массива урано-
содержащих руд: дис. ... кандидата техн. наук: 05.15.02 / Мальцев Д.В. –Д., 2013. – 177 с.
7. Фізико-хімічна геотехнологія / Табаченко М.М., Владико О.Б., Хоменко О.Є. [и др.]. – Д.: НГУ,
2012. – 310 с.
REFERENCES
1 Vladyko, O. and Maltsev, D. (2015), “The new method extraction poor and extremely poor ores in
underground conditions of Vatutinsky deposit (Ukraine)”, New Developments in Mining Engineering: Theo-
retical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, The Netherlands, CRC Press/Balkema, pp.
247 – 251.
2. Korotkov, V.V. Lobanov, D.G., Nesterov, Yu.V. and Abdulmanov, I.G. (2001), Gornokhimicheskaya
geotechnologiya dobychi urana [Mining and chemical geotechnology of uranium mining], Geos, Moscow,
Russia.
3. Fazlullin, M.I., Sadykov, A.D. and Shatalov, V.V., [etc.] (2001), Kuchnoe vyshchelachivanie
blagorodnykh metallov [Heap leach of noble metals ed], Izd. AGN, Moscow, Russia.
4. Maltsev, D.V. and Vladyko, A.B. (2015), “New approach to the booty of uranium for the
Novokostyantynivka deposit”, Geo-Technical Mechanics, no. 120, pp. 203 – 213.
5. Maltsev, D.V. and Vladyko, A.B. (2015), “The economic efficiency analysis of uranium oxide extrac-
tion using geotechnological method in underground conditions of Vatutinsky deposit for the poor and ex-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124
207
tremely poor ores”, Geo-Technical Mechanics, no. 123, pp. 116 – 125.
6. Maltsev, D.V. (2013), “Substantiation of blast-hole drilling parameters during destruction of massif
that contains uranium ore”, Abstract of Ph.D. Dissertation, 05.15.02, SHEI «NMU», Dnepropetrovsk, UA.
7. Tabachenko, М.М., Vladyko, О.B., Khomenko, О.E. and Maltsev, D.V. (2012), Fizyko-khimichna
technologiya [Physico-chemical geotechnology], SHEI “National Mining University», Dnepropetrovsk, UA.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Про автора
Мальцев Дмитро Валерійович, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри підземної роз-
робки родовищ, Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет» (ДВНЗ
«НГУ»), Дніпропетровськ, Україна, m_dima@3g.ua.
About the author
Maltsev Dmytro Valeriyovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Associate
Professor of Underground Mining Department, State higher educational institution “National Mining Uni-
versity” (SHEI “NMU”), Dnipropetrovs’k, Ukraine, m_dima@3g.ua.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Аннотация. Рассмотрен порядок математического моделирования для выщелачивания
полезных ископаемых. Классифицированы по общим признакам факторы и определена их
важность для проведения математического моделирования. Сформированы необходимые ис-
ходные данные для проведения моделирования технологии выщелачивания переходных ме-
таллов и приведен их перечень. Разработана принципиальная блок-схема, по которой выпол-
нен расчет технологических параметров разупрочнения рудного массива и выщелачивания.
Разработан определенный перечень параметров технологии, который целесообразнее менять
при заданных условиях коренным образом, не меняя действующее оборудование, интегриру-
ется в принятую камерную систему разработки с буровых штреков. Построено несколько
важных графиков и гистограмм для обоснования параметров выщелачивания переходных
металлов в месте залегания. Выполнен поиск оптимальных параметров выщелачивания при
изменении определенных параметров в условиях действующего предприятия.
Ключевые слова: моделирование выщелачивания, обоснование параметров выщелачи-
вания, добыча урана геотехнологическим способом, урановая руда, выщелачивание бедных
руд.
Abstract. The order of mathematical modeling for the leaching of minerals are reviewed. Clas-
sified by common features and factors determined their importance for mathematical modeling. The
necessary input data for the simulation technology of leaching of transition metals are developed
and a list of them are given. The principal block diagram, from which have been calculated by the
technological parameters of the mass and loss of strength ore leaching are developed. A specific list
of technology options that it is more expedient to change under given conditions without drastic
change of existing equipment while integrating into the chamber system design of drilling road are
develop. Several charts and histograms important for the study of options of transition metals leach-
ing in situ are built. Optimum parameters of leaching with changing certain parameters in terms of
the operating enterprise are searched.
Keywords: modeling of leaching, substantiation parameters leaching, geotechnological urani-
um mining method, uranium ore, leaching of ores.
Статья поступила в редакцию 24.10.2015
Рекомендовано к печати д-ром технических наук Четвериком М.С.
mailto:m_dima@3g.ua
|