Способы и системы экспресс-контроля для управления качеством руд

Посвящаю 
памяти 
Людмилы 
Андреевны 
Кузиной 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

СОВЕТ 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
президент 
МГГУ, 
чл. -корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсоветпа 

И.В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

АЛ. 
ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

А.В. 
КОРЧАК 
академик 
МАН 
ВШ 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В.И. 
ОСИПОВ 
академик 
РАН 

В.Л. 
ПЕТРОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

э.м. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

КН. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

В.Ф. КУЗИН 
й 

С П О С О Б Ы 
о 

И С И С Т Е М Ы 
w 
X 
О П Е Р А Т И В Н О Г О 

К О Н Т Р О Л Я 

Д Л Я У П Р А В Л Е Н И Я 
К А Ч Е С Т В О М 

РУД 
0 

Научный 
редактор 
д-р техн. наук СЛ. 
Корзин 

Кон: 

1 
ы 
Он 
и 

с о 
S 

М О С К В А 

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О 
М О С К О В С К О Г О 
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Г О 
Г О Р Н О Г О У Н И В Е Р С И Т Е Т А 

1 
ы 
Он 
и 

с о 
S 

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Г О Р Н А Я К Н И Г А » 

2 0 0 8 А 

УДК 550.3:622.7 
ББК33.4 
К89 

Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовьш 
коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России» 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253—03», утвержденным Главным государственным санитарным 
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое 
заключение Федеральной службы по шдзору в сфере защиты прав потребителей 
№ 
77.99.60.953Д.008501.07.07. 
Рецензент: проф., д-р техн. наук ГГ. Ломоносов 

Кузин В.Ф. 

К89 
Способы и системы экспресс-контроля для управления качеством руд / Науч. редактор СЛ. Корзин. — М.: Издательство 
Московского государственного горного университета, издательство «Горная книга», 2008. — 374 с: ил. 

ISBN 978-5-0522-0 (в пер.) 
ISBN 978-5-98672-095-1 

Изложены результаты исследований по созданию подсистемы оперативного 
контроля рудных ископаемых для управления их качеством. Рассмотрены статистические методы оптимизации параметров контроля. Предложены математические модели контроля и управления качеством руд и продуктов переработки. 

Даны классификация ядерно-физических методов контроля вещественного 
состава и свойств минерального сырья, а также элементы теории переноса нейтронного и гамма-излучения в массиве горных пород. Разработаны новые эффективные способы и технические средства экспресс-контроля рудных ископаемых. 
Приведены примеры практической апробации результатов исследований. 

Для инженерно-технических работников горно-добывающих предприятий и 
научно-исследовательских организаций. Может быть использована аспирантами 
и студентами. 

УДК 550.3:622.7 
ББК33.4 

ISBN 978-5-0522-0 
© В.Ф. Кузин, 2008 

ISBN 978-5-98672-095-1 
© Издательство МГГУ, издательство «Горная книга», 2008 

© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2008 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В условиях все возрастающих требований к качеству продукции, снижения содержания металла в добываемых рудах, усложнения 
горно-геологических 
обстановок 
разрабатываемых 
месторождений, высокой ценности, дефицитности и комплексности многих видов минерального сырья проблема обеспечения 
качества и комплексного использования минеральных ресурсов 
в горно-рудных отраслях промышленности приобретает наиболее актуальное значение. Повышение эффективности горного и 
обогатительного производства и улучшение качества выпускаемой продукции при неизбежной необходимости вовлечения в 
переработку бедных, забалансовых и труднообогатимых руд невозможно без создания на горных предприятиях систем управления качеством на основе использования современных физикотехнических способов контроля 
количественно-качественных 
характеристик руд и продуктов их переработки. 

Эффективность управления качеством добываемых и перерабатываемых руд в значительной мере определяется оперативностью и достоверностью информации о составе и свойствах 
руд, получаемой теми или иными способами контроля. При определении вещественного состава это, как правило, химический, 
минералогический и ядерно-физические методы. Ядерно-физические методы анализа и опробования минерального сырья широко применяются в практике контроля состава и свойств руд 
черных и цветных металлов. Так, высокая результативность этих 
методов установлена для некоторых типов медных, медно-никелевых, кобальтовых, оловянных, вольфрамо-молибденовых, плавиковошпатовых, полиметаллических, железных, радиоактивных и других руд. 

В горно-добывающих отраслях промышленности при контроле и управлении качеством добываемых и перерабатываемых руд нередко контролируемая величина меняется в широком 
диапазоне, значения которой на границах диапазона или внутри 

5 

него могут отличаться на один, два и более порядков. В связи с 
этим абсолютные отклонения измеренных значений такой величины от истинных также могут отличаться на несколько порядков, что приводит к получению результатов измерений со значительной разницей в дисперсиях. 

Отмеченное предопределяет необходимость поиска новых 
путей повышения информативности физико-технических методов контроля. Применение методов математического моделирования, теории управляемых случайных процессов дает возможность оптимизировать основные параметры физико-технического контроля как на стадиях добычи, так и переработки. В 
совокупности с оригинальными методическими и техническими 
(разработкой новых способов и технических средств контроля) 
решениями это приведет к повышению эффективности управления качеством продукции горного производства. 

Решению изложенных проблем и посвящена настоящая работа. Книга написана на основе многолетних исследований автора и его коллег, проводимых в Московском государственном 
горном университете, в вузах Екатеринбурга и Читы, в Читинском институте природных ресурсов, во В Н И И геофизических 
исследований скважин, в Российской инженерной академии. 

Автор выражает глубокую признательность председателю 
Совета директоров ЗАО «Полюс» В.В. Рудакову за постоянную 
поддержку, профессору, д-ру техн. наук Г.Г. Ломоносову за ценные советы, а также считает своим долгом выразить искреннюю 
благодарность коллегам по работе профессорам, д-рам физ.-мат. 
наук Ю.Б. Давыдову, В.В. Мазалову и д-ру техн. наук Е.С. Кучурину за помощь при проведении совместных исследований, результаты которых отражены в данной работе. 

Г Л А В А 1 

ПРОБЛЕМА, 
ПУТИ И ПРИНЦИПЫ 
ОБЕСПЕЧЕНИЯ 
КАЧЕСТВА 
РУДНЫХ 
ИСКОПАЕМЫХ 

1.1. Обоснование проблемы качества добываемых 
и перерабатываемых руд 

Повышение уровня качества промышленной продукции, а 
также обеспечение высоких экономических показателей народного хозяйства в значительной степени зависят от качества минеральных ресурсов — руд черных и цветных металлов, горнохимического сырья, нерудных материалов и др. 

Увеличение потребностей различных отраслей промышлен­
ности в рудах черных, цветных и других металлов может быть 
удовлетворено за счет вовлечения в эксплуатацию в обозримом 
будущем крупных месторождений бедных руд с более сложными 
горно-геологическими условиями и низкими качественными характеристиками. Снижение качества добываемых полезных ископаемых, наряду с ростом потребностей в них, приводит к увеличению объемов добычи и переработки [1]. 

Для перерабатывающих предприятий важным является не 
только высокий качественный уровень минерального сырья, но 
и повышение однородности качественного состава добываемых 
полезных ископаемых, что достигается в основном хорошо отлаженным процессом усреднения [2, 3, 8]. На рис. 1.1 и 1.2 приведены зависимости технико-экономических показателей переработки железных и медных руд от содержаний и колеблемости 
основных компонентов. Примерно такой же характер зависимостей был получен автором для оловосодержащих (Шерловогорский ГОК), свинцово-цинковых (Нерчинский полиметаллический комбинат) и других месторождений Восточного Забайкалья. 

Как видно из приведенных графиков, снижение содержания 
металла в добываемых рудах, а также нестабильный состав подаваемых на обогащение руд приводят к резкому ухудшению технико-экономических показателей переработки: снижению выхода концентрата и извлечения металлов в концентрат; росту по
9 

/5 
1б /7 
T& 19 20 

Содерхсоние 
FeM 
{ & РУД?, % 

Рис. 1.1. Зависимость выхода концентрата (/) и содержания железа 
в хвостах (2) от колебания FeOT^^ в руде ЦГОКа, а также извлечения 
железа в концентрат (3) и выхода концентрата (4) от содержания 

Femqt

в 
РУД

е МГОКа 

терь ценных компонентов в хвостах; увеличению затрат на переработку. 

Анализ месячных показателей усреднения богатых и бедных железных руд по Михайловскому ГОКу (фактические колебания содержаний относительно плановых составляют ±(0,1 — 
2,3%) показал, что даже при хорошей организации усреднения 
разброс качественных показателей значителен. На предприятиях цветной металлургии, где изменчивость качественных показателей руд в недрах достигает ±25—100% (табл. 1.1), колеблемость основного металла в усредненной руде значительно выше. 
Проведенные исследования показали также, что параметры изменчивости качества руд из массива передаются в добытую руду 
и даже в концентрат и хвосты. На рис. 1.3 приведены графики 
изменения содержания фтора в исходных рудах и продуктах переработки в течение смены. Анализ практики управления каче
10 

Рис. 1.2. Зависимость извлечения меди в концентрат (1), выхода медного концентрата (2), содержания меди в концентрате (3) и себестоимости медного концентрата (4) от содержания меди в руде (%) 
для обогатительной фабрики Гайского ГОКа 

ством руд по ряду ГОКов (Михайловский, Гайский, Шерловогорский, Нерчинский полиметаллический и др.) показал, что 
изменчивость содержаний как основных, так и сопутствующих 
компонентов с трудом поддается стабилизации по всей технологической цепи: массив — забой—шахта (карьер)—обогатительная 
фабрика. Это предопределяет необходимость системного подхода к управлению качеством комплексного контроля и регулирования по всей технологической цепи в режиме стабилизации качественных параметров. 

В горно-рудных отраслях промышленности проблема качества продукции стоит особо остро, так как от качества добываемых сырых руд непосредственно зависят качество концентратов, 
а следовательно, и качество выплавляемых металлов и получаемой продукции всех перерабатывающих отраслей. При этом проблема качества приобретает наиболее важное значение в цветной 
металлургии, где основной упор сделан на комплексное использование ресурсов и увеличение выпуска новых видов продукции. 

Одно из важнейших условий повышения эффективности 
комплексного извлечения и использования минеральных ресур
11