Техногенные россыпи. Техногенные россыпи
 Скачать 163.46 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГБОУ «АмГУ») Факультет Инженерно-физический Кафедра геологии и природопользования Специальность 21.05.02. - Прикладная геология КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Минерально-сырьевые ресурсы мира» на тему: Техногенные россыпи Исполнитель студент группы 815-узс __________________ Д.А. Елисеев (подпись, дата) Проверил ст. преподаватель __________________ С.М. Авраменко (подпись, дата) Благовещенск 2022 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Россыпи — скопления рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего в виде зёрен, их обломков или агрегатов ценные минералы. Представляют собой особую группу месторождений полезных ископаемых. Россыпи образуются в результате разрушения коренных горных пород, или переотложения промежуточных коллекторов — осадочных пород с повышенными концентрациями ценных минералов [1]. Техногенные россыпи представлены отвалами вскрышных пород (отвалы торфов), гале-эфельными отвалами и накоплениями илов бывших илоотстойников. По распределению полезных компонентов и их содержаний они резко отличаются от первоначальных природных россыпей. Россыпи отвалов вскрышных работ формируются за счет непромышленных концентраций полезных минералов, содержащихся во вскрышных породах, и маломощных висячих пластов, селективная отработка которых была нерентабельной. Россыпи гале-эфельных отвалов формируются за счет неполноты извлечения минералов из добытых песков вследствие несовершенства применявшихся технических средств обогащения, несоответствия схем промывки технологическим свойствам песков, нарушений технологических процессов. Размер частиц полезных компонентов в этих отвалах меньше, чем в «первичных» месторождениях, хотя иногда могут попадаться и крупные самородки. К техногенным россыпям также могут относиться хвосты обогатительных фабрик, перерабатывающих коренные руды, в том числе поступающие в среду активного гидродинамического воздействия (сброса в акватории заливов, озер, выноса рек, размывающих хвосты). Важнейшими факторами их образования служат сепарация и обогащение 8 материала в зоне активного волнового воздействия, способствующего возникновению повышенных концентраций полезных минералов преимущественно мелких классов. С определенной долей условности к техногенным россыпям можно отнести остаточные целиковые части месторождения, частично или полностью погребенные под отвалами (хвостами) предшествующих отработок, состоящие из бортовых, внутриконтурных, недоработанных участков первичной россыпи и охранных целиков. Распределение полезного компонента и средние содержания в них определяются природными условиями залегания «первичных» россыпей. Условием отнесения «остаточных» россыпей к техногенному типу служит соотношение запасов полезного компонента в целиковых участках месторождения и отвалах [1]. По отношению к коренному источнику и условиям формирования россыпи принято разделять на две крупные генетические совокупности. 1. Россыпи ближнего сноса, к которым относятся элювиальные, склоновые, пролювиальные, подавляющее большинство аллювиальных россыпей и часть россыпей прибрежного генезиса (морского, озерного и т. д.). Все они характеризуются тесной пространственной и генетической связью с коренными источниками, в различной степени, иногда практически полностью, эродированными, а для алмазоносных россыпей – сходством гранулометрического состава, морфологии и сортности, стоимости 1 карат алмазов. Промышленное значение могут иметь россыпи ближнего сноса всех минеральных видов. Однако они наиболее характерны для минералов повышенной плотности (золото, МПГ) и устойчивости к выветриванию, износу (алмазы), или для минералов, обладающих умеренной и малой миграционной способностью (минералы олова, вольфрама, ртути, редких металлов), а также для тех видов сырья, для которых важна достаточная крупность обособлений (драгоценные камни, пьезокварц). 2. Россыпи дальнего переноса и переотложения наиболее характерны для минералов, обладающих умеренной плотностью и высокой химической абразивной прочностью. К ним относятся прибрежно-морские и озерные (крупных озер) комплексные титаноциркониевые россыпи, россыпи алмазов (в том числе древние комплексные), янтаря, а также аллювиальные россыпи алмазов, драгоценных и поделочных камней, залегающие в долинах IV–V порядков, и косовые россыпи мелкого золота. Эти россыпи не имеют видимой связи с коренными источниками, а образуются за счет промежуточных коллекторов. По времени образования различаются россыпи современные и древние. Россыпи могут быть скрыты под чехлом более молодых отложений, формирование которых не связано с процессом россыпеобразования, или затоплены водой. В этих случаях говорят о погребенных или затопленных россыпях. Погребенные россыпи могут быть перекрыты отложениями различного происхождения: аллювиальными, ледниковыми, вулканогенными и т. д. Россыпи, залегающие в древних осадочных формациях, относятся к категории ископаемых россыпей [2]. 1 ВИДЫ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПЕЙ Техногенные россыпи. Техногенные россыпи возникают в результате неизбежных потерь полезных ископаемых в процессе отработки месторождений других генетических типов. Подобные металлоносные образования уже давно привлекали интерес к себе со стороны исследователей и разведчиков не только с позиций возможного сокращения потерь при эксплуатации, но и как объекты, для которых характерно определенное распределение оставшегося неизвлечен- ным полезного минерала. В 1933 г. М. Г. Кожевников, проводя в Мариинской тайге Западной Сибири изучение старых золоторудных отвалов, рассматривал их как «своеобразные месторождения золота», обратил внимание на их некоторые характерные особенности. Позже аналогичные работы проводились и в других районах нашей страны. В ходе исследований были получены интересные данные о распределении рудного вещества в этих россыпях, об их минералогических характеристиках и др. В последующее время и вплоть до наших дней отработка техногенных россыпей, благодаря появлению все более высоких технологий добычи, приобрела широкие масштабы. Это потребовало более глубокого изучения техногенных россыпей. Применявшиеся на аллювиальных россыпях и россыпях других генетических типов обычные методы разведки и определения данных для подсчета запасов в этом случае оказались непригодными. Собранный в ходе исследований материал позволил разделить техногенные россыпи на два типа: отвальные и целиковые. Каждый вид характеризуется своеобразными особенностями строения и требует соответствующего подхода к разведке, выбору методов отработки и извлечению россыпного минерала. Встречающиеся в практике разновидности техногенных россыпей можно классифицировать следующим образом [1]. К техногенным россыпям открытого и подземного способа отработки относят: Целиковые россыпи — а) бортовые; б) внутри- контурные; в) площади с недоработанными и незачищенными песками Активированные площади — а) отвальные; б) торфяные; в) галечниковые; г) эфельные; заэфеленные и заиленные площади [2]. Основные особенности техногенных россыпей тяжелых металлов отображены на рисунке 1.  Рисунок 1 – Соотношение аллювиальных и техногенных россыпей I — шурфы основной разведки; 2 — шурфы повторной разведки; 3 — валовые пробы; 4 — частично вскрытые участки россыпи; 5 — частично отработанные пески; 6 — незачищенные пески; 7 — отработанные пески и актированные площади открытой разработки; 8 — отработанные пески и актированные площади; 9 — отвалы торфов; 10 — отвалы галечные; II — отвалы эфельные; 12 — галечно-эфельные отвалы; 13 — контур вновь разведанной техногенной россыпи; 14 — контур аллювиальной россыпи; 15 — граница аллювия При достаточном содержании полезного компонента россыпи становятся россыпными месторождениями, разработка которых экономически рентабельна и технически возможна на данном уровне развития горного дела. Поиски и разведка россыпных полезных ископаемых производится на всех этапах геологических работ, включая геологическую съёмку, во время которой рыхлые горные породы проверяются на наличие ценного компонента шлиховым методом. Разработка россыпных месторождений возможна открытым и подземным способом. В настоящее время открытая разработка россыпей является наиболее распространённой, так как обеспечивает наиболее полное извлечение полезного ископаемого, большую безопасность работ, возможность использования тяжёлой техники. При разработке россыпей с неблагоприятными гидрогеологическими условиями (повышенная обводнённость отложений, высокий уровень грунтовых вод, многолетняя мерзлота) часто используют драги [3]. Ежегодно за рубежом из россыпей добывают около 90 % золота, 90 % циркона и ниобия, 80 % редкоземельных элементов, 70 % титана и олова, 65 % алмазов, 60 % тантала. Формирование техногенных россыпей обусловлено неполнотой извлечения полезных материалов при добыче и обогащении, а также дополнительным высвобождением ценных материалов из крупнообломочной части отвалов - обломков руд, оруденелых пород, комков существенно глинистых продуктивных отложений - “окатышей”, - которое стимулируется механическими воздействиями в ходе отработки россыпей (перемещения в отвалов бульдозерами и т.д.) и современным выветриванием, дающими определенный эффект за период 20-30 - летнего существования отвалов. Иногда образованию техногенных россыпей способствует гравитационное обогащение отвалов под воздействием природных агентов. техногенные россыпи нередко содержат значительные запасы полезного компонента и служат объектом добычи, особенно в старых россыпных районах [5]. Различают две группы техногенных россыпей. К первой относятся отвалы отработанных россыпей (драг, промприборов, обогатительных фабрик), т.е. отвальные россыпи. Их характерные черты: разделение материала на два класса крупности - галю и эфеля; присутствие в составе россыпи части перемещенных механическим путем торфов естественных россыпей; в районах развития многолетнемерзлых пород - малая льдистость по сравнению с естественными россыпями (первые проценты); значительная протяженность, соизмеримая с таковой исходных россыпей. Вторая группа техногенных россыпей хвосты обогатительных фабрик, перерабатывающих коренные руды, поступившие в сферу активного гидродинамического воздействия (сбросы в акватории заливов, озер, выносы рек, размывающих хвосты). Важнейшими факторами их образования служат сепарация и обогащение материалов в зоне активного волнового воздействия, способствующие возникновению возвышенных концентраций полезных м-лов преимущественно мелких классов. К техногенным россыпям иногда относят также целиковые россыпи, что не совсем правомочно, т.к. последние представляют собой неотработанные участки исходных россыпных месторождений [3]. Ресурсный потенциал техногенных россыпей оценивается достаточно высоко. Среди промышленных типов россыпей по объемам добычи металла техногенные россыпи занимают второе место. Очень высоко прогнозные ресурсы техногенных россыпей оценивает Б.И. Беневольский. Он полагает, что они могут составить более 50% от всего добытого в России золота. Такой прогноз представляется нам весьма оптимистичным, хотя, несомненно, эти ресурсы значительны, особенно в старых горнодобывающих районах. В этой связи актуальной задачей является ускоренная ревизия, оперативная оценка и разведка техногенных россыпей. Несмотря на то, что изучением техногенных россыпных объектов занималось большое количество специалистов, общепринятых и утвержденных инструктивных материалов, регламентирующих методику их оценки и разведки, нет. Ограничены сведения о строении и распределении полезного компонента в отвальном комплексе техногенных россыпей [4]. Существует 4 способа отработки россыпей: мускульный, гидравлический, гидромеханический и дражный. Россыпи мускольного способа отработки. Этот способ существовал больше полутора веков, окончательно масштабы и значимость мускульных отработок были утрачены в пятидесятые годы нашего столетия. При мускульных работах масштабы преобразования целиковых россыпей невелики. Добычные работы велись избирательно на ограниченных, наиболее богатых,участках. Созданные при этом элементы техногенного ландшафта, как правило, значительно ассимилированы природными процессами, что создает определенные трудности при их выявлении. Строение техногенных россыпей, сформированных мускульными разработками, во многом определяется способом отработки. В зависимости от горно геологических условий применялись открытый, подземный либо комбинированный способы. Россыпи гидравлического способа отработки. Гидравлический способ широко использовался при отработке различных по запасам россыпей с мощностью рыхлых отложений до 12 м. Особенность этого способа – массовая промывка всей толщи рыхлых отложений с использованием энергии воды, подаваемой гидромониторами. Это определяет специфику строения техногенной россыпи, а именно: отсутствие отвала торфов, слабая зачистка плотика, плохое качество классификации материала, подаваемого на шлюз. Рассмотрим размещение основных элементов отвального комплекса при гидравлическом способе отработки [1]. Россыпи гидромеханической отработки. При гидромеханической отработке россыпи образуются отвалы трех типов – торфов,эфелей и гали. Отвалы торфов формируются в результате вскрышных работ при открытом способе добычи. Представлены они обломочным материалом, который ранее перекрывал золотоносный пласт. Отвалами данного типа свойственно отсутствие сортировки материала, наличие остатков растительности, органики и отсутствие признаков перемыва (повышенная глинистость). Зачастую отвалы торфов испытывали неоднократную перевалку, что обуславливает относительно равномерное распределение крупных и мелких фракций. По форме отвалы торфов представляют собой пологие насыпные гряды обычно вытянутые вдоль бортов россыпи или вдоль внутриконтурных целиков, залегающих в пределах отработанного полигона. Галечные отвалы гидромеханической отработки представляют собой верхний класс продуктов грохочения скрубберных бочек и столов промывочных приборов. Величина обломков в галечных отвалах определяется параметрами перфорации стола конкретного промприбора, которая чаще изменяется от 2 до 10 см. В строении галечных отвалов наблюдается определенная закономерность, проявляющаяся в увеличении крупности материала сверху вниз от вершины отвалов к их основанию. Глинистый и песчано-глинистый материал в галечных отвалах распределен крайне неравномерно. Содержание его зависит от качества грохочения песков, которое, в свою очередь определяется содержанием глины в исходных песках, т.е. степенью их промывистости. Глинистый и песчано-глинистый материал в галечном отвале может присутствовать в виде примазки на гальке и валунах, либо в рассеянном состоянии по всей массе. Форма галечных отвалов, как правило, конусообразная. Эфельные отвалы представляют собой хвосты от промывки песков на обогатительных установках, как правило, шлюзового типа. Сложены они, в основном, дресвой, гравием, щебнем, мелкой галькой и песчано-глинистым материалом. Форма эфельных отвалов разнообразна и зависит от способа отвалообразования [2]. Бывают 2 способа отвалообразования: насыпной (когда эфель отталкивается бульдозером) и намывной, когда эфель от промывочного прибора удаляется самотеком вниз по рельефу. В первом случае материал перемешан и какой-либо сегрегации по его крупности и составу не наблюдается. Во втором случае отмечается зональное размещение материала от головной части (места слива) к тыловой. Тыльная, наиболее маломощная часть отвалов сложена мелким песчано-глинистым материалом. Нередко в этой части эфеля постепенно переходят в илисто-глинистые отложения пруда-отстойника. Головная часть резко обогащена крупными обломками эфеля и минералами тяжелых фракций. Форма эфельных отвалов, как правило, ровная, слегка выпуклая в направлении стока основной струи водного потока с прибора [4]. Россыпи дражной отработки. Особенностью техногенных россыпей, формируемых при дражной разработке, является размещение отвального комплекса. Отвалы торфов расположены преимущественно в бортах россыпи. В отработанном пространстве последовательно складируются эфеля (в нижней части разреза) и галя, перекрывающая эфельный отвал сверху. Разделение галечной и эфельной составляющей одного забоя составляет длину транспортера-стакера. Мощности слоев гали и эфеля определяются граннулометрическим составом горной массы [5]. Особенности вещественного состава техногенных россыпей. Минеральный состав и геохимические особенности техногенных россыпей, как правило, наследуются от первичной россыпи, но в процессе техногенеза испытывают определенные изменения. Техногенез, связанный с освоением месторождений полезных ископаемых, большинством исследователей рассматривается как сжатый во времени и локализованный в пространстве гипергенез, проявляющийся в результате «реакций» поднятых из недр пород и руд на новые условия среды [3]. Собственно техногенное (антропогенное) воздействие на первичную россыпь в процессе освоения протекает достаточно кратковременно. Масштаб антропогенного вмешательства зависит от применяемой технологии. Дальнейшее преобразование техногенного россыпного объекта – эволюционное изменение сформированных отвальных комплексов и ассоциаций элементов в самой верхней части зоны гипергенеза под воздействием экзогенных процессов. Масштаб и скорость этих преобразований зависят, главным образом, от ландшафтно-климатических условий. В соответствии с этим в формировании вещественного состава техногенной россыпи можно выделить два этапа – технологический и геолого-геохимический. На технологическом этапе – наиболее значительном по влиянию, хотя и скоротечном по времени – изменения вещественного состава природной россыпи идут по пути изменения количественных соотношений минералов. При переработке песков происходит вымывание глинистого материала, изменение соотношения минералов легкой и тяжелой фракции. Последние нередко образуют локальные скопления, обусловленные особенностями той или иной технологии. Так, для намывных эфельных отвалов в области слива пульпы отмечается скопление минералов тяжелой фракции – магнетита, гематита, окисленных сульфидов и др. Здесь же, на технологическом этапе идет накопление мелкого металлического лома – гвоздей, проволоки, метеоритного железа, окалины и прочего. С геолого-геохимическим этапом на техногенной россыпи связаны процессы физико-химического преобразования вещества. На россыпях с высоким содержанием глинистых окатышей в гале и эфеле наблюдается высвобождение зерен золота из глинистых агрегатов. При наличии в россыпях сульфидных минералов под воздействием технологических и атмосферных вод идет интенсивное формирование гидроокислов железа [1]. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Козловский Е. А. Россыпи. Горная энциклопедия / Е.А. Козловский. — М.: Советская энциклопедия, 1989. —400 с. 2. Трубецкой К. Н., Уманец В. Н., Никитин М. Б. Классификация техногенных месторождений: основные категории и понятия. Горный журнал № 12 / К.Н. Трубецкой. – Новосибирск: АО «СНИИГГиМС». – 1989. – 176с. 3. Туманова Е. С., Туманов Р. Р. Минеральное сырье. Сырье техногенное: Справочник / Е.С. Туманова. – М.: ЗАО "Геоинформмарк". – 1998. – 45 с. 4. Быховский Л.З., Спорыхина Л.В. Техногенные отходы как резерв пополнения минерально-сырьевой базы: состояние и проблемы освоения / Л.З. Быховский. – Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 2011. – 20 с. 5. Коротеев В. А. Техногенное минеральное сырье Урала / В.А. Коротеев. – Екатеринбург.: РИО УрО РАН. – 2013. – 332 с. |