Основы технологии рудоподготовки на горном предприятии

 
 
 
 
 
А. В. Гальянов, Е. Ф. Цыпин 
 
 
 
 
ОСНОВЫ 
ТЕХНОЛОГИИ РУДОПОДГОТОВКИ 
НА ГОРНОМ ПРЕДПРИЯТИИ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024
 
 

Печатается по решению редакционно-издательского совета 
Уральского государственного горного университета 
 
УДК 622.271.3 
ББК 33.2 
Г17 
 
 
 
 
Рецензенты: 
д. т. н., проф., зав. кафедрой открытых горных работ УГГУ Лель Ю. И.; 
д. т. н., проф. (кафедра обогащения полезных ископаемых УГГУ) Пелевин А. Е.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Гальянов А. В. 
Г17  
Основы технологии рудоподготовки на горном предприятии : монография / А. В. Гальянов, Е. Ф. Цыпин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2024. – 292 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1764-8 
 
Изложены основы организации горных работ в режиме подготовки рудной массы 
в соответствии с установленными требованиями к ее качеству для переработки на обогатительной фабрике. С определенной полнотой рассматриваются теоретические вопросы технологии рудоподготовки, ее организации в конкретных условиях горного 
предприятия. Особое внимание уделено оценке эффективности мероприятий рудоподготовительного комплекса. Книга базируется на основе отечественных горных предприятий и охватывает период с 70-х годов прошлого столетия.  
Для специалистов проектных организаций, инженерного состава горных предприятий, научных работников и аспирантов. Книга полезна для реализации основной образовательной программы подготовки специалистов по направлению «Горное дело». 
 
УДК 622.271.3 
ББК 33.2 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1764-8 
” Гальянов А. В., Цыпин Е. Ф., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ  
...................................................................................................... 5 
1. ГОРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ КАК СЛОЖНАЯ  
ДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ............................................................................. 7 
1.1. Что такое динамическая система ..................................................................... 8 
1.2. Технология рудоподготовки на карьерах как объект исследования 
........ 11 
1.3. Структура горных предприятий ..................................................................... 15 
1.4. Принцип поточности в технологии горного производства ....................... 17 
1.5. Особенности исследования производственных процессов в горном 
деле ............................................................................................................................. 18 
1.6. Законы организации устойчивого функционирования горного 
производства ............................................................................................................. 20 
2. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
РУДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА .......................................... 40 
2.1. Принципиальная структура информационной базы ................................... 41 
2.2. Геоинформационное наполнение технического проекта в части 
организации добычных работ ................................................................................ 43 
2.3. Представительность и достоверность информационных сведений  
о качестве минерального сырья ............................................................................. 44 
2.4. Формирование требований к качеству добываемого полезного 
ископаемого 
............................................................................................................... 56 
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ  
РУДОПОДГОТОВКИ ПРИ ДОБЫЧЕ .............................................................. 59 
3.1. Планирование добычных работ как первый этап рудоподготовки .......... 60 
3.2. Принципы формирования рудных потоков 
.................................................. 61 
3.3. Технологические функции перегрузочных складов ................................... 66 
3.4. Внутризабойная селекция на карьерах 
.......................................................... 72 
4. ХАРАКТЕРИСТИКА ДРОБЛЕНЫХ ГОРНЫХ  
ПОРОД ...................................................................................................................... 74 
4.1. Грансостав горных пород, взорванных скважинными зарядами 
.............. 74 
4.2. Влияние крупности дробленных горных пород на коэффициент 
разрыхления .............................................................................................................. 79 
4.3. Связь качественных характеристик минерального сырья с его  
гранулометрическим составом 
............................................................................... 82 
4.4. Зависимость плотности горных пород от содержания 
доминирующих химических соединений 
............................................................. 87 
4.5. Принципиальные геометрические закономерности внутренней 
структуры развала горных пород при взрывном разрушении 
.......................... 89 
4.6. Принципиальные геометрические закономерности внутренней 
структуры насыпных отвалов горных пород 
....................................................... 94 
5. ОПЫТ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ОРГАНИЗАЦИИ 
ДОБЫЧНЫХ РАБОТ В РЕЖИМЕ РУДОПОДГОТОВКИ ....................... 102 
5.1. ОАО «Комбинат Печенганикель»  
................................................................ 102 
3 

5.2. ОАО «Молибден»  .......................................................................................... 107 
5.3. ОАО «Лисаковский ГОК»  ............................................................................. 111 
5.4. ОАО «Карельский окатыш»  ......................................................................... 124 
5.5. ОАО «Коршуновский ГОК»  
......................................................................... 128 
5.6. ОАО «Соколовско-Сарбайское горнопроизводственное 
объединение» (ССГПО)  ....................................................................................... 132 
5.7. Формирование рудных потоков на горных предприятиях  
небольшой производительности 
.......................................................................... 142 
5.8. Усреднение аглошихты на складах ЗСМК ................................................. 161 
5.9. Опыт горного управления Кузнецкого МК ................................................ 164 
5.10. Оценка эффективности мероприятий по стабилизации качества   
товарной продукции горного предприятия 
........................................................ 167 
6. ТЕХНОЛОИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ  
В СТАНИЯХ РУДОПОДГОТОВКИ ................................................................. 172 
6.1. Методы и процессы обогащения, используемые в схемах  
рудоподготовки  ...................................................................................................... 172 
6.2. Подготовка глинистых горных пород для переработки  
с использованием промывки .................................................................................. 176 
6.3. Гравитационные методы рудоподготовки  
.................................................... 180 
6.3.1. Обогащение в тяжёлых средах  ............................................................... 183 
6.3.2. Отсадка в схемах рудоподготовки  ......................................................... 189 
6.4. Сухая магнитная сепарация в схемах рудоподготовки  ............................... 194 
6.5. Информационные методы обогащения в рудоподготовке  ......................... 200 
6.6. Оборудование и аппаратура при использовании информационных  
методов обогащения  
............................................................................................... 209 
6.7. Опыт предварительного обогащения минерального сырья  
на горных предприятиях 
......................................................................................... 236 
6.7.1. Железные руды  
......................................................................................... 236 
6.7.2. Марганцевые и хромовые руды 
............................................................... 243 
6.7.3. Урановые руды .......................................................................................... 249 
6.7.4. Руды цветных и редких металлов 
............................................................ 256 
6.7.5. Алмазосодержащие руды  ........................................................................ 271 
6.7.6. Изумрудно-бериллиевые и бериллиевые руды  
..................................... 274 
6.7.7. Неметаллические полезные ископаемые  ............................................... 277 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 283 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ К ГЛ.1–5  
............................ 286 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ К ГЛ. 6  
............................... 289 
 
 
4 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Минеральное сырье как категория товарного производства в определенных 
условиях приобретает потребительскую стоимость. Потребительская стоимость 
определяет целевую функцию горного производства – обеспечить потребителя 
товарной продукцией заданного количества и качества. Эта задача относится к 
той группе проблем горного производства, которые сопровождают его на протяжении всего срока производственной деятельности и которые с развитием горных работ лишь усложняются в своем техническом решении. 
Производство горных работ многогранно, многофункционально и одновременно детерминировано в своем этапном развитии и структурном построении. Это позволяет рассматривать его как сложную динамическую систему, преобразующую природные качественные свойства минерального сырья в общественно необходимые, обладающие потребительской стоимостью, продукты. 
Совокупность способов, средств и знаний такого преобразования и составляет 
основу технологии формирования качества руды при добыче и первичной переработке минерального сырья. Таким образом, технология формирования качества руды (рудоподготовка) выступает объектом, а общие закономерности и индивидуальные особенности этого процесса составляют предмет научного исследования. 
Эта книга есть результат многолетних исследований авторов и направлена 
на развитие идей уральской школы горных инженеров. 
Авторы сделали попытку систематизировать весь комплекс теоретических 
исследований и результатов, раскрывающих аналитическое содержание процесса подготовки минерального сырья при добыче и первичной переработке на 
фабрике. 
Основное предназначение рудоподготовительных процессов – создание 
благоприятных технологических, экономических и экологических условий для 
переработки добытой горной массы в последующих обогатительном, металлургическом, химическом и другого рода производствах. 
Наряду с выполнением традиционных функций, таких как подготовка 
руды по крупности с использованием схем дробления-грохочения и измельчения-классификации, а также по вещественному составу за счет использования 
селективной добычи и усреднения руд, в схемах рудоподготовки для самых разных полезных ископаемых все чаще используют обогатительные операции.  
Обогащение в рудоподготовительном переделе в одних случаях может являться завершающей стадией подготовки минерального сырья к дальнейшему 
использованию в смежных отраслях промышленности, а в других – предварительным обогащением, для которого характерно применение в последующих 
стадиях переработки операций глубокого обогащения. 
Благодаря измерению одновременно нескольких физических характеристик частицы и преобразованию этой информации, становится реальным определение содержаний нескольких компонентов и сортировка по комплексным 
5 

алгоритмам, разделение руды по нескольким свойствам, а также повышение точности идентификации разделяемых компонентов. 
Физические методы используют в крупнопорционном, мелкопорционном 
и покусковом вариантах. 
Процессы информационного разделения имеют специфические, отличные 
от классических, признаки разделения. Признаки разделения одних и тех же частиц обогащаемого материала при различных алгоритмах обработки и преобразования информации можно существенно видоизменять, что позволяет оптимизировать фракционный состав продуктов обогащения, создавая тем самым 
наилучшие условия для разделения.  
Излагаемый материал содержит элементы теории процессов обогащения, 
подходы к оценке обогатимости сырья и эффективности технологических решений, характеристики обогатительного оборудования и технологические схемы 
обогащения минерального сырья в стадиях рудоподготовки. 
Книга может быть полезна студентам и аспирантам горных и металлургических вузов, специалистам промышленных предприятий, научно-исследовательским и проектным организациям горно-металлургической отрасли. 
Внимание, уделяемое авторами тем или иным вопросам, связано с их личными научными интересами, и поэтому некоторые вопросы оказались не затронутыми, либо освещены не с той полнотой, которую они заслуживают. Стремление авторов соединить общую теорию с конкретными практическими приложениями нашло отражение в подборе примеров, тесно связанных с практикой. 
Книга может служить полезным пособием для научных работников, аспирантов и студентов, а также руководством для преподавателей горных вузов, 
проектных и научно-исследовательских организаций. 
Авторы выражают благодарность Неверовой А.С., Ряхиной Е.Р., Габо- 
вой Ю.Ф., Овчинниковой Т.Ю. за помощь в подготовке рукописи книги. 
 
 
6 

1. ГОРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЯ КАК СЛОЖНАЯ  
ДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 
 
Современное предприятие горно-металлургического комплекса следует 
рассматривать как сложноструктурную систему, построенную на принципах 
многофункциональности, последовательности, автономности, индивидуальности, технико-экономической целесообразности.  
Целевая функция горного производства состоит в решении задачи обеспечения промышленности необходимым количеством сырья строго заданного качества. 
Под рудоподготовкой в широком смысловом аспекте следует понимать 
технологию формирования и управления качеством минерального сырья, которая реализуется через технологический комплекс взаимосвязанных последовательных операций, в результате которых достигается заданный уровень стабильности качественных показателей минерального сырья для последующей переработки. Стабильность химсостава рудной массы и ее физико-технических показателей приобрели статус важнейших характеристик качества, имеющих определенную стоимость. Многолетняя практика горных предприятий убедительно показывает, что основные затраты на достижение заданного уровня стабильности 
качества сырья приходятся на подготовительные операции (взрывание, дробление, транспортировка, складирование), а основной технологический эффект происходит в процессе переработки этого сырья. Однако общими во всех случаях 
остаются принципы поточности производства, динамика во времени, многоступенчатая структура системы, многофакторность воздействия рудного потока на 
систему, т. е. все то, что определяет процесс рудоподготовки как сложную динамическую систему. 
Три исходные предпосылки составляют основу современных технологических построений при рассмотрении обозначенного вопроса. 
1. Современное горное производство поточно, и формализация этого классического принципа допустима только на базе классических математических 
представлений о потоке: структура, динамика, геометрия. 
2. Современное горное производство (горно-обогатительный комбинат) 
есть сложная динамическая система, реализующая принципы многофункциональности, последовательности, автономности, технико-экономической целесообразности. 
3. Горное предприятие как система функционирует согласно закону материального баланса входного (воздействующего) и выходного (реакция) потоков. 
На первый план исследований выступают: технологический режим формирования складов, сегрегация скальных пород, закономерности изменения качественных показателей руды в штабеле, технологический контроль качества руды 
в транспортных средствах и управление рудными потоками, разработка схем 
предобогащения сырья на промплощадке рудника. Обеспечение устойчивой рентабельности горного производства составляет важнейшую задачу исследований 
и принятии инженерных решений. 
7 

1.1. Что такое динамическая система 
Под динамической системой понимается совокупность средств преобразования исходного потока событий (информации) по определенному алгоритму. 
Формально это запишется в виде: 
 
( )
[ ( )].
y t
A x t
 
 
 
(1.1) 
Динамическая система включает в себя три составляющие: входной по- 
ток x(t), оператор преобразования A и выходной поток y(t) (рис. 1.1). Поток x(t) 
называется воздействием, y(t) – реакцией. 
 
 
 
 
Рис. 1.1. Простейшая структура динамической системы 
 
В аналитической форме преобразование A может быть любого вида и любой сложности: арифметические действия, дифференцирование, интегрирование. Оператор A называется оператором динамической системы.  
В горной практике преобразование потока x(t) происходит, как правило, 
под воздействием механических средств. Поэтому оператор A в явном виде не 
всегда может быть представлен. Оператор A должен отвечать физической сущности исследуемого процесса. Так, например, кинетические схемы технологических процессов, в которых происходит фильтрация шумовой составляющей сигнала потока x(t), описываются в форме линейного однородного дифференциального уравнения в виде 
m
 
)
(
)
(
)
(
)
(
t
x
P
B
t
y
P
A
m
n
 
  или  
( )
( )
( ),
( )
n
B
P
y t
x t
A P
 
   
 
(1.2) 
где 
 
,
...
)
(
2
2
1
0
n
n
n
P
a
P
a
P
a
a
P
A




 
 
 
 
,
...
)
(
2
2
1
0
m
m
m
P
b
P
b
P
b
b
P
B




 
 
 
.
dt
d
P  
 
 
В теории автоматического управления производственными процессами 
широко используются уравнения первого и второго порядка. Однако 
8 

существуют задачи в практике горного производства, когда могут иметь место 
модели даже третьего порядка.  
Если математическое ожидание входного потока равно (ݔҧ) и выходного (ݕ
ത) 
и при этом ݔҧ ൌݕ
ത, то 
,
0 x
a
b
y  
 
0
что означает выполнение условия 
.
0
0
b
a  
 
Разделив числитель и знаменатель уравнения (1.2) на 
0
0
b
a  
 и обозначив 
m
B
P
i
A P
Z
 )
 
( )
(
),
( )
n
после несложных преобразований будем иметь при n=m=3: 
2
B
B
B
2
2
2
2
3
2
1
2
,
)
(
2
W
W
W
W
 
(1.3) 
A
A
A



 
)
W
W
W



 








3
2
1
2
2
2
2
 
где 
,
0
a
a
A
i
i  
 
.
1

 Z
W
 
0
a
b
B
i
i  
 
,
 
Получение уравнения (1.3) описывает процесс формирования сигнала x(t), 
приводящей к изменению спектральной функции SF(x) в SF(y). Спектральная 
функция представляет собой распределение амплитудной характеристика потока 
событий по частоте (длительности, продолжительности сигнала).  
 
С понятием «динамичсекая система» связывается понятие «поток 
событий». 
Под потоком событий понимается последовательность событий, происходящих одно за другим в какие-то моменты времени. Примерами могут служить 
потоки автосамосвалов, работающих в карьере на участке «забой – перегрузочный склад», поток железнодорожных составов на магистрали «перегрузочный 
склад – приемный бункер дробильно-обогатительной фабрики» (ДОФ). Это примеры потоков дискретных событий. Примером потоков непрерывных событий 
служат конвейерные потоки рудной массы на ДОФ.  
 
Первым необходимым условием при изучении потоков событий является 
их однородность. Так, например, потоки технологического транспорта необходимо разделять на автомобильный, железнодорожный, конвейерный. Горная 
масса включает в себя потоки вскрышные, рудные, некондиционной руды и т. д. 
 
Поток событий называется регулярным, если однородные события следуют одно за другим через строго определенный промежуток времени. Чаще 
всего этому условию отвечают информационные потоки, когда устанавливается 
режим обмена информацией или ее получения в специальных информационных 
9 

центрах. Потоки событий могут обладать некоторыми свойствами: стационарностью, ординарностью, отсутствием последействия. 
 
Условию стационарности удовлетворяют потоки, вероятностные характеристики которых зависят не от времени, а только от длины временного участка ߬, 
где бы он не находился на оси времени t (рис. 1.2). 
 
 
 
Рис. 1.2. Схема потока случайных событий 
 
Для стационарного потока характерна постоянная плотность событий  
 
,
const
t
n  
 
P
 
(1.4) 
где n есть количество событий за время t. 
 
Поток событий называется ординарным, если вероятность попадания на 
элементарный участок времени двух и более событий пренебрежимо мала по 
сравнению с вероятностью попадания одного события. Это означает, что события приходят поодиночке, а не парами, тройками и т. д. Условию ординарности 
удовлетворяют транспортные магистрали однорядного движения. 
 
Условие отсутствия последействий означает, что события поступают в систему независимо друг от друга, т. е. число событий n, попадающих в интервал 
времени ߬ зависит только от самого ߬. При этом сравниваемые временные интервалы не пересекаются.  
 
Поток, обладающий указанными тремя свойствами, называется простейшим или потоком Пуассона. Название «пуассоновский» связано с тем, что в таком потоке число событий, попадающих на любой фиксированный интервал времени, будет распределено по закону Пуассона. 
m
OW
OW

 
 
 
 


,
!
m
p
e
m
где O – плотность потока; 
m – число событий на интервале W.  
Естественно, что OW  в этом случае означает среднее число событий (a). Для 
закона Пуассона характерно соотношение 
2
.
m
a
V
 
                                 
Простейший поток в теории массового обслуживания играет роль, аналогичную роли закона Гаусса в теории статистических коллективов. Известно, что 
при суммировании большого числа независимых случайных величин, подчиненных практически любым законам распределения, получается величина, распределение которой сколь угодно близко приближается к нормальному закону. 
10