• Бузунова Татьяна Александровна
• Шигаева Варвара Николаевна

Введение. Полевошпатовое сырье – природный источник кремнезема, глинозема и окислов щелочных металлов. Каждая разновидность полевых шпатов отличается особым кругом применения и методами, используемыми при обогащении. Основным, достаточно эффективным методом обогащения полевошпатового сырья, является флотация, при помощи которой происходит отделение основной массы вредных примесей. Однако данный метод характеризуется значительными затратами, связанными с приобретением флотационных реагентов, организацией и обслуживанием хвостохранилищ и пр.
Актуальность. В связи с этим сухие технологии переработки полевого шпата с точки зрения ресурсосбережения являются перспективными, но в настоящее время мало где применяются. Таким образом, разработка сухой технологии обогащения полевошпатового сырья весьма
актуальна.
Цель работы. Изучение возможности использования сухой технологии обогащения для переработки полевошпатового сырья нового месторождения Кедровое. Методология. В процессе исследований использовано лабораторное оборудование АО «Уралмеханобр»: центробежная дробилка ДЦ-0,5; центробежно-отражательная мельница; лабораторный каскадный классификатор; сухой электромагнитный сепаратор СМС-20М «ИТОМАК» и трибоэлектростатический сепаратор.
Результаты. По результатам испытаний подтверждены возможность обогащения полевошпатового сырья месторождения Кедровое сухими методами, а также эффективное использование центробежного дробления и измельчения в качестве подготовки сырья к обогащению. Получен полевошпатовый концентрат с массовой долей Fe2O3 – 0,30 %; SiO2 – 69,42 %; Al2O3 – 17,36 %; K2O + Na2O – 11,84 %, что характеризует его как соответствующий ТУ.
Выводы. В результате проведенных технологических исследований подтверждена принципиальная возможность сухого обогащения полевошпатового сырья для окисленных пегматитов и гранитов месторождения Кедровое на обогатительной фабрике АО «Малышевское рудоуправление». Получен кондиционный полевошпатовый концентрат.

Ключевые слова: полевошпатовое сырье; сухие методы обогащения; магнитная сепарация; воздушная классификация; кондиционный полевошпатовый концентрат.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Эйгельс М. А. Обогащение неметаллических полезных ископаемых. М: Промстройиздат, 1952. 563 с.
2. Ревнивцев В. И. Обогащение полевых шпатов и кварца. М: Недра, 1970. 128 с.
3. Газалеева Г. И., Бузунова Т. А., Шигаева В. Н. Разработка технологии подготовки полевошпатового сырья месторождения Кедровое к флотации // Известия вузов. Горный журнал. 2020. № 8. С. 52–61.
4. Газалеева Г. И., Бузунова Т. А., Шигаева В. Н. Особенности обогащения полевошпатового сырья сухими методами // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: сб. матер. XXVI Нац. науч.-техн. конф. (26–27 мая 2021 г.). Екатеринбург: УГГУ, 2021. С. 25–28.
5. Газалеева Г. И., Бузунова Т. А., Шигаева В. Н., Назаренко Л. Н. Современные тенденции в обогащении полевошпатового сырья // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: сб. матер. XXV Междунар. науч.-техн. конф. в рамках XVIII Уральской горнопромышленной декады (2–11 апреля 2020 г.). Екатеринбург: ОАО «Уралмеханобр», 2020. С. 15–20.
6. Валиев Н. Г., Кутенев А. А. Технология сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды // Известия вузов. Горный журнал. 2011. № 2. С. 103–105.
7. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Технология сухого обогащения пегматитовых руд для получения кварц-полевошпатовой смеси // Уральская горнопромышленная декада: матер. Междунар. конф. (4–13 апреля 2011 г.). Екатеринбург: УГГУ, 2011. С. 244–245.
8. Газалеева Г. И. Теория, технология и техника измельчения минерального сырья. Екатеринбург: АМБ, 2017. 351 с.
9. Шемякин В. С., Скопов С. В., Маньковский Р. В., Красильников П. А., Мамонов Р. С. Предварительное обогащение кварцевого сырья // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 8. С. 74–79.
10. Курков A. B., Егоров A. M., Пастухова И. В. Создание комплекса эффективных процессов получения полевошпатовых концентратов // ГИАБ. 2003. № 5. С. 147–150.
11. Наумов М. Е., Щербакова С. Н., Егоров А. М. Пути повышения комплексности использования пегматитовых руд // Специальные вопросы атомной науки и техники. Сер. «Химические проблемы ядерной энергетики». 1991. № 5. С. 7–9.
12. Авдохин В. М., Ле Ван Тхань. Перспективы обогащения полевошпатового сырья Вьетнама // Неделя горняка–2002. 2002. Семинар № 21. С. 175–179.
13. Carrasco C., Keeney L., Napier-Munn T. J., Bode P. Unlocking additional value by optimizing comminution strategies to process Grade Engineering® streams // Minerals Engineering. 2017. No. 103–104. P. 2–10.
14. Hitch M., Geo P., Dunbar W. S. Paths of innovation in the mining industry. Norman B Keevil School of Mining Engineering, 2015. 61 p.
15. King D., Adair B. Innovation in action. A step change in the energy, production and water signatures at the MSC site in Bolivia // IMARC 2017, International Mining and Resources Conference. 2017.
16. Jung L. High purity natural quartz. New Jersey, Liberty Corner: Quartz Technology, Inc.1992. 550 p.
17. Dobbins M., Heam S. Slon magnetic separator. A new approach for recovering and concentrating iron ore fins // Metallurgy and Petroleum Conference and Exhibition (April 29–May 2). Montreal: Canadian Institute of Mining, 2007.

Для цитирования: Бузунова Т. А., Шигаева В. Н. Оценка возможности применения сухой технологии обогащения для окисленных пегматитов и гранитов полевошпатового месторождения Кедровое // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 45–54. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-7-45-54

• Барулин Александр Иванович

Введение. На месторождениях нефти используется большое количество стальных вертикальных  резервуаров для хранения нефти и других жидкостей. Их строительство требует непрерывного маркшейдерского контроля, но методики измерений, обработки результатов, исправления отклонений и документирования не отличаются универсальностью и не подходят по точности для резервуаров с объемом менее 3000 м3, а процесс исправления обнаруженных отклонений неровностей днища плохо обоснован и является интуитивным.
Цель работы. Выполнение исследований, направленных на повышение точности и достоверности исполнительной съемки днища металлического стального резервуара малого объема, обоснование минимальной высоты его неровностей, повышение объективности и производительности обработки измерений, разработка однозначного способа прогнозируемого по времени исправления неровностей днища и обоснование оптимального состава исполнительной схемы его рельефа.
Методология. Метод геометрического нивелирования съемки профиля днища, не обеспечивающий надлежащей точности, заменен методом тригонометрического нивелирования. Создан метод определения отклонений реального профиля днища резервуара от проектного положения посредством алгебраических действий с поверхностями топографического порядка. Выполнена оценка точности определения наименьшей высоты неровностей днища при тахеометрическом способе съемки. Предложена методика контроля исправления неровностей днища резервуара, основанная на оценочных расчетах деформаций днища методом конечных элементов.
Результаты работы. Все разработки проиллюстрированы на конкретном производственном примере. Установлено, что для полного завершения работы достаточно двух итераций исправления отклонений неровностей днища резервуара. Представлены способы оптимального оформления исполнительных схем объекта.
Выводы. Разработана простая, точная, малозатратная, производительная, прогнозируемая по времени выполнения методика маркшейдерской съемки, математической обработки и исправления отклонений профиля днища резервуара, сокращающая сроки его строительства и увеличивающая время эксплуатации.

Ключевые слова: резервуар; днище; картирование; обработка измерений; исправление отклонений; метод конечных элементов; исполнительная схема.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Стальные вертикальные резервуары низкого давления для нефти и нефтепродуктов / Н. В. Николаев [и др.]. Тюмень: Академия, 2001. 767 с.
2. Алешкина А. А., Бурков П. В., Буркова С. П. Исследование состояния днища резервуаров вертикальных стальных // ГИАБ. 2011. № 2. С. 92–98.
3. Сафина И. С., Каузова П. А., Гущин Д. А. Оценка технического состояния резервуаров вертикальных стальных // ТехНАДЗОР. 2016. № 3(112). С. 40–41.
4. Leica FlexLine TS02/TS06/TS09. User manual. Leica Geosystems AG, Heerbrugg, Switzerland, 2009. 342 p.
5. AutoCAD 2013. User's Guide. San Ravel: Autodesk, 2012. 872 p.
6. Поклад Г. Г., Гриднев С. П. Геодезия. М.: Академический проект, 2007. 592 с.
7. Букринский В. А. Геометрия недр. М.: Горная книга, 2016. 550 с.
8. Маркшейдерское дело / Д. Н. Оглоблин [и др.]. М: Недра, 1981. 704 с.
9. Koutromanos Ioannis. Fundamentals of finite element analysis: linear finite element analysis. NY: Wiley, 2017. 715 p.
10. Елманов Г. Н., Исаенкова М. Г., Смирнов Е. А. Физические свойства металлов и сплавов. М.: МИФИ, 2014. 136 с.
11. Шутов В. Е., Сенцов С. И. Руководство к проведению лабораторных работ по дисциплине «Механика грунтов». М.: РГУ нефти и газа, 2002. 74 с.
12. Барулин А. И., Рахимов З. Р. Оценка устойчивости откосов слабых горных пород методом конечных элементов // Труды университета. 2006. № 4. С. 26–31.
13. Бате К.-Ю. Методы конечных элементов. М.: Физматлит, 2010. 1024 с.
14. Барулин А. И. Деформирование пород отвала при разгрузке автосамосвала под откос // Известия вузов. Горный журнал. 2013. № 3. С. 60–68.
15. Stolarski T., Nakasone Y., Yoshimoto S. Engineering analysis with ANSYS Software. Butterworth-Heinemann: Elsivier, 2018. 553 p.

Для цитирования: Барулин А. И. Методика маркшейдерской съемки и устранения деформаций днища стальных резервуаров // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 69–79. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-7-69-79

• Лопатин Юрий Николаевич
• Мушкетов Антон Андреевич
• Дмитриева Елена Геннадьевна

Введение. В настоящее время основным сырьем для производства чугуна и стали на металлургических комбинатах являются железные концентраты, получаемые из магнетитовых или железистых кварцитов, титаномагнетитовых и скарновых руд. Существующие технологии переработки этих типов руд, включающие в основном процессы разделения по магнитным свойствам, крупности, равнопадаемости и смачиваемости, позволяют получать как рядовые железные концентраты, так и высококачественные. Использование таких схем при переработке бурых железняков не обеспечивает высокие показатели обогащения. Одним из способов переработки подобного типа руд является обжиг-магнитная схема обогащения, которая позволяет перевести слабомагнитные (немагнитные) формы железа в сильномагнитные.
Цель. Разработка режима магнетизирующего обжига бурожелезняковой руды, технологии обогащения обожженного продукта для получения железного концентрата и окисленных окатышей.
Методика. Определены продолжительность термообработки шихты, состоящей из железной руды месторождения Абаил и угля Экибастузского месторождения, и необходимая массовая доля углерода твердого, находящегося в составе угля. Проведены технологические исследования обожженного продукта с целью получения концентрата с массовой долей железа не менее 67 %. По разработанной технологии наработана партия железного концентрата с целью получения и исследования сырых и окисленных окатышей.
Результаты. Разработаны режимы магнетизирующего обжига окисленной железной руды месторождения Абаил и охлаждения обожженного материала. Разработана схема обогащения обожженного материала с целью получения концентрата с массовой долей железа не менее 67 %. Изучен процесс получения прочных сырых и обожженных окатышей из железного концентрата.
Выводы. Разработанный режим термообработки шихты, состоящей из угля и руды месторождения Абаил, позволяет получить обожженный продукт со степенью магнетизации 93 %. Использование предварительной дешламации обожженного продукта позволяет удалить из переработки магнитные флокулы, снижающие качество концентрата, и получить в последней стадии магнитного обогащения концентрат с массовой долей железа не менее 67 %. Из полученного железного концентрата возможно получение окисленных окатышей с прочностью не менее 200 кг/ок. при температуре обжига 1325 °C.

Ключевые слова: магнетизирующий обжиг; железный концентрат; окисленная железная руда; гетит и гидрогетит; окатыши; степень магнетизации; мокрая магнитная сепарация; дешламация.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Пелевин А. Е. Повышение эффективности обогащения железорудного сырья путем сепарации в переменном магнитном поле // Черные металлы. 2021. № 5. С. 4–9.
2. Пелевин А. Е., Сытых Н. А. Применение тонкого гидравлического грохочения для стадиального выделения титаномагнетитового концентрата // Обогащение руд. 2021. № 1. С. 8–14.
3. Пелевин А. Е. Получение гематитового концентрата из гематит-магнетитовых руд // ГИАБ. 2020. № 3-1. С. 422–430.
4. Прокопьев С. А., Пелевин А. Е., Напольских С. А., Гельбинг Р. А. Стадиальное выделение магнетитового концентрата с использованием винтовой сепарации // Обогащение руд. 2018. № 4. С. 28–33.
5. Опалев А. С. Повышение качества магнетитовых концентратов на основе магнитно-гравитационной сепарации // Горный журнал. 2020. № 9. С. 72–77.
6. Panda L., Biswal S. K., Venugopal R., Mandre N. R. Recovery of ultra-fine iron ore from iron ore tailings // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018. Vol. 71. No. 2. P. 463–468.
7. Sadeghi M., Bazin C., Renaud M. Radial distribution of iron oxide and silica particles in the reject flow of a spiral concentrator // International Journal of Mineral Processing. 2016. Vol. 153. P. 51–59.
8. Idres A., Bounouala M., Benselhoub A., Bouhedja A. New method of electrostatic separation of the oxidized iron ore // Mining Science. 2016. Vol. 23. P. 33–42.
9. Stupnik M. I., Morkun V. S., Oliinyk T. A., Peregudov V. V., Korolenko M. K. Development of concentration technology for medium-impregnated hematite quartzite of Kryvyi Rih iron ore basin // Science and Innovation. 2021. Vol. 16. No. 6. P. 56–71.
10. Sharkovsky D. O., Gubin S. L., Ignatova T. V., Levshin A. V. Collecting agents for flotation upgrade of Mikhailovsky gok's magnetite iron ore concentrate // IMPC 2018 – 29th International Mineral Processing Congress Proceedings. 2019. P. 2141–2152.
11. Avdokhin V. M., Gubin S. L. Production of high-grade iron-ore concentrates in column-type flotation cells at Mikhailovsky gok // IMPC 2006 – 23rd International Mineral Processing Congress Proceedings. 2006. P. 1935–1939.
12. Stafeev A. A. Iron-ore enrichment by magnetic hydroseparation // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 10. P. 823–825.
13. Козин В. З., Комлев А. С., Волков П. С. Эффективность использования операций обогащения в схемах подготовки проб // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 3. С. 3–12.
14. Прокопьев С. А., Пелевин А. Е., Прокопьев Е. С., Иванова К. К. Повышение комплексности использования железорудного сырья с помощью винтовой сепарации // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 70–80.
15. Юсфин Ю. С. Металлургия железа. М.: Академкнига, 2007. 464 с.
16. Железорудная база России / под ред. В. П. Орлова, М. И. Беригина, Н. И. Головкина. М.: Геоинформация, 1998. 842 с.
17. Мухтар А. А., Момынбеков А. Д., Нускабеков Ж. С., Коровушкин В. В. Обжигмагнитное обогащение бурожелезняковой руды Абаильского месторождения // Обогащение руд. 2015. № 4. С. 13–16.
18. Мухтар А. А., Мухымбекова М. К., Макашев А. С., Нускабеков Ж. С., Момынбеков А. Д., Касымова Б. К. Обжигмагнитное обогащение лимонитизированной руды месторождения Кок-Булак // ГИАБ. 2015. № 10. С. 88–93.
19. Мухтар А. А., Мухымбекова М. К., Нускабеков Ж. С., Макашев А. С., Коровушкин В. В. Исследование влияния термической обработки бурожелезняковой руды Абаильского месторождения на качество получаемых продуктов // ГИАБ. 2015. № 4. С. 129–133.
20. Мухтар А. А., Мухымбекова М. К., Макашев А. С., Нускабеков Ж. С., Момынбеков А. Д., Касымова Б. К. Обжигмагнитное обогащение бурожелезняковой руды Абаильского месторождения // ГИАБ. 2015. № 10. С.113–117.
21. Дмитриева Е. Г., Газалеева Г. И., Братыгин Е. В., Власов И. А. Особенности вещественного состава и термических свойств окисленных железных руд месторождения Абаил // Горный журнал. 2019. № 9. С. 15–20.
22. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики / под ред. О. С. Богданова, Ю. Ф. Ненарокомова. М.: Недра, 1984. 358 с.
23. Шинкоренко С. Ф., Белецкий Е. П. Справочник по обогащению руд черных металлов. М.: Недра, 1980. 527 с.
24. Кармазин В. И., Губин В. И., Юров П. П. Обжигмагнитное обогащение железных руд. М.: Недра,1969. 168 с.
25. Тациенко П. А. Подготовка труднообогатимых железных руд. М.: Недра, 1979. 208 с. 

Для цитирования: Лопатин Ю. Н., Мушкетов А. А., Дмитриева Е. Г. Комплексные исследования по получению окисленных окатышей из бурожелезняковой руды // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 55–68. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-7-55-68

• Валиев Нияз Гадым Оглы
• Страданченко Сергей Георгиевич
• Масленников Станислав Александрович
• Голодов Максим Александрович
• Армейсков Виталий Николаевич

Целью работы является обоснование актуальности конверсии горного производства на технологии, обеспечивающие более безопасное для окружающей среды использование минеральных запасов недр.
Методика проведения исследований включает анализ теории и практики применения природоохранных технологий и многофакторный эксперимент.
Результаты. Предложен критерий эффективности технологий добычи минерального сырья в виде снижения влияния продуктов деятельности добычных и перерабатывающих предприятий на состояние окружающей природной среды. Рассмотрена проблема минимизации наносимого окружающей среде ущерба от хранения отходов обогащения углей в отвалах и хранилищах путем утилизации их компонентов. Сформулирован механизм загрязнения окружающей среды. Исследованы аспекты извлечения металлов из хвостов обогащения в мельнице-дезинтеграторе.
Дан прогноз уменьшения угрозы живому веществу путем реализации концепции радикальной безотходной переработки некондиционного минерального сырья. Отмечена необходимость совершенствования процессов дробления, тонкого измельчения и классификации минералов в
мельницах для уменьшения вредных для окружающей среды отходов угольного производства.
Выводы и область применения результатов. Показано, что ухудшение условий разработки месторождений минерального сырья повышает опасность техногенного воздействия на окружающую среду в регионах его добычи. Численность населения Земли увеличивается и, соответственно, растут объемы добычи ресурсов для удовлетворения его потребностей. Возрастающую угрозу живому веществу можно снизить радикальными мерами, среди которых приоритетна безотходная переработка некондиционного минерального сырья.
Результаты исследования могут быть востребованы при разработке месторождений твердых металлосодержащих технологически вскрываемых руд.
Ключевые слова: уголь; окружающая среда; отходы обогащения; утилизация; извлечение металлов; мельница-дезинтегратор

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Валиев Н. Г., Пропп В. Д., Вандышев А. М. Кафедре горного дела УГГУ – 100 лет // Известия вузов. Горный журнал. 2020. № 8. С. 130–143.
2. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Комащенко В. И., Разоренов Ю. И. Экологические аспекты хранения хвостов обогащения руд в горном регионе // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 6. С. 35–39.
3. Tolvanen A., Eilu P., Juutinen A., Kangas K., Kivinen M., Markovaara-Koivisto M., Naskali A., Salokannel V., Tuulentie S., Similä Ju. Mining in the Arctic environment – A review from ecological, socioeconomic and legal perspectives // Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 23.
   P. 832–844.
4. Domingues Maria S. Q., Baptista Adelina L. F., Diogo Miguel Tato. Engineering complex systems applied to risk management in the mining industry // International Journal of Mining Science and Technology. 2017. Vol. 27. P. 611–616.
5. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Габараев О. З., Кожиев Х. Х. Минимизация влияния горного производства на окружающую среду // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 6. С. 26–29.
6. Земсков А. Н., Лискова М. Ю., Смирнова Е. В. Анализ условий труда горнорабочих и мероприятия по нормализации пылевого и газового состава атмосферы шахт и рудников // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 2. С. 58–68.
7. Ляшенко В. И. Научно-технические предпосылки повышения экологической безопасности в горнодобывающем регионе // Черная металлургия. 2015. № 1. С. 21–30.
8. Vintróa C., Sanmiquelb L., Freijoc M. Environmental sustainability in the mining sector: evidence from Catalan companies // Journal of Cleaner Production. 2014. Vol. 84. P. 155–163.
9. Чен Х. Л. Краткий анализ технических моментов об оценке воздействия хвостохранилищ на окружающую среду // Передовые исследования материалов. 2014. Т. 955–959. С. 1685–1689.
10. Дмитрак Ю. В. Теория движения мелющей загрузки и повышение эффективности оборудования для тонкого измельчения горных пород: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2000. 44 с.
11. Doifode S. K., Matani A. G. Effective industrial waste utilization technologies towards cleaner environment // International Journal of Chemical and Physical Sciences. 2015. Vol. 4. Special Issue. NCSC. P. 536–540.
12. Голик В. И., Комащенко В. И., Страданченко С. Г., Масленников С. А., Пушкина В. В. Исследование технологий выщелачивания металлов из хвостов обогащения // Уголь. 2012. № 9(1038). С. 91–93.
13. Разоренов Ю. И., Голик В. И., Куликов М. М. Экономика и менеджмент горной промышленности. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. 247 c.
14. Комащенко В. И. Эколого-экономическая целесообразность утилизации горнопромышленных отходов с целью их переработки // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. № 4. С. 23–30.
15. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Комащенко В. И., Бурдзиева О. Г. Геофизические методы контроля руд при выщелачивании // Геофизика. 2018. № 1. С. 85–91.
16. Молев М. Д., Армейсков В. Н., Голодов М. А. Геофизическое прогнозирование экологической безопасности угледобывающих регионов на основе решения многокритериальных задач // ГИАБ. 2019. № 3. С. 63–73.
17. Качурин Н. М., Стась Г. В., Корчагина Т. В., Змеев М. В. Геомеханические и аэрогазодинамические последствия подработки территорий горных отводов шахт Восточного Донбасса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. Вып. 1. С. 170–182.
18. Gasho E. G., Gasho I. A. Economics and ecology symbiosis: transition to principles of best available techniques // Journal of Physics: Conf. Ser. 2018. Р. 22–24.

Для цитирования: Валиев Н. Г., Страданченко С. Г., Масленников С. А., Голодов М. А., Армейсков В. Н. К концепции охраны окружающей среды угледобывающего региона // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 80–91. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-7-80-91