w KGHM Polska Miedź SA
1. Wybrane składniki współwystępujące w złożu rud miedzi
Prognoza składu mineralnego urobku przekazywanego z zakładów górniczych do za-kładów wzbogacania rud, oprócz podstawowych informacji o udziałach składników lito- logicznych w nadawie (piaskowce, łupki miedzionośne, dolomity), obejmuje 18 pier-wiastków i związków chemicznych. Do tej grupy należą: Cu, Ag, Al2O3, As, CaO, Co, Corg, Cuutl., Fe, MgO, Mn, Mo, Ni, Pb, Ss (siarczkowa), SiO2, V, Zn. W celu
pozyska-nia informacji o występowaniu tych składników w skałach złożowych wykonywane jest systematyczne opróbowanie geologiczne złoża oraz oznaczanie zawartości składników chemicznych metodami laboratoryjnymi. Sposób opróbowania złoża rud miedzi użytko-wanego przez KGHM Polska Miedź SA jest unormowany przez instrukcje opróbowania złoża. Obecnie obowiązuje Instrukcja opróbowania złoża rud miedzi i oznaczania skład-ników towarzyszących w KGHM Polska Miedź SA (2011) wprowadzona do stosowania w 2011 roku. Instrukcja ta ma na celu ustalenie jednolitego sposobu opróbowania złoża, oznaczania chemicznych, organogenicznych, geochemicznych, petrograficznych skład-ników i wskaźskład-ników złoża oraz sposobu ich dokumentowania w zakładach górniczych KGHM Polska Miedź SA. Przedmiotem tejże instrukcji są zasady opróbowania złoża, oznaczania składników i wskaźników, a także zbierania i przechowywania wyników analiz. Próby złożowe dla wykonania standardowych badań laboratoryjnych, pobiera się w wyrobiskach górniczych z ociosów lub rdzeni otworów wiertniczych – rozpoznawczych (Kaczmarek i in. 2014). Podstawowa sieć opróbowania złoża zdefiniowana w instrukcji ma rozstaw około 40 × 40 m (jest dostosowywana do geometrii wyrobisk górniczych). Za podstawowy interwał próby cząstkowej przyjmuje się 0,2 m. Te parametry sieci i interwa-łów obowiązują dla kopaliny ginterwa-łównej, tj. rudy miedzi. Opróbowanie złoża w celu roz-poznania występowania pozostałych składników jest wykonywane w sieci rozrzedzonej, a pojedyncze interwały opróbowania są komasowane. Poszczególne przypadki zostaną opisane w dalszej części artykułu.
W celu prezentacji metod planowania produkcji autorzy wybrali z listy osiemnastu szacowanych pierwiastków i związków chemicznych kilka składników mających wpływ na poszczególne etapy cyklu produkcyjnego w KGHM Polska Miedź SA. Podstawowym pierwiastkiem współwystępującym, odzyskiwanym z rud miedzi eksploatowanych przez KGHM Polska Miedź SA na monoklinie przedsudeckiej, jest srebro. Gęstość sieci i pio-nowe interwały opróbowania złoża w celu oznaczenia zawartości Ag w próbkach złożo-wych była zmienna na przestrzeni wielu lat eksploatacji skał miedzionośnych. Obecnie na większości obszaru złożowego szczegółowość informacji nt. występowania Ag jest taka jak dla metalu podstawowego – Cu, tj. sieć opróbowania ma rozstaw około 40 × 40 m, a poszczególne interwały próbek cząstkowych (ok. 0,2 m) nie są komasowane. Zawartość Ag w obecnie eksploatowanych partiach złóż rud miedzi wynosi około 60 g/Mg, jednak zarówno jego rozmieszczenie w pionowym profilu złoża, jak i zmienność pozioma, są bardzo zróżnicowane. Największą koncentracją Ag charakteryzuje się seria łupków mie-dzionośnych, choć zdarzają się lokalne wystąpienia znacznych koncentracji Ag w skałach piaskowcowych i węglanowych. Obserwowana zmienność pozioma wynika z rozprze-strzenienia facji geochemicznych w najstarszych utworach cechsztyńskich oraz odległości od potencjalnego źródła metali. Najwyższa zawartość Ag stwierdzona w złożach KGHM w serii łupków miedzionośnych sięga kilku procent. Parametry jakościowe zasobów Ag wyliczane są z użyciem aplikacji „planowo-odbiorowej” poprzez stosowanie takich sa-mych algorytmów jak przy obliczaniu parametrów dla zasobów Cu. Szczegółowa
infor-macja geologiczna w zakresie oznaczania Ag pozwala na bardzo dokładne oszacowanie ilości tego metalu w rocznych parcelach przewidzianych do eksploatacji.
Z rud miedzi w KGHM Polska Miedź SA odzyskiwane są znaczne ilości ołowiu obec-nego zarówno wewnątrz interwału bilansowo okruszcowaobec-nego miedzią, jak i w skałach węglanowych występujących w furcie eksploatacyjnej ponad serią miedzionośną (rys. 1).
Zawartość Pb w urobku dostarczanym z zakładów górniczych do przerobu w procesie flo-tacji waha się od 0,1 (zachodnia część złoża) do 0,25% (wschodnia część złoża). Gęstość sieci i pionowe interwały opróbowania złoża w celu oznaczenia zawartości Pb w próbkach złożowych jest inna niż dla metalu podstawowego – Cu, tj. sieć opróbowania jest rozrze-dzona (ma rozstaw zależny od typu wyrobisk górniczych – inny w wyrobiskach udo-stępniająco-przygotowawczych, a inny w wyrobiskach eksploatacyjnych), a poszczególne
Rysunek 1.
Mapy zasobności Pb [kg/m2] w rudzie miedzi: a) węglanowej, b) łupkowej, c) piaskowcowej
interwały próbek cząstkowych (ok. 0,2 m) zwykle są komasowane. Procedura komasacji jest wykonywana w laboratorium według kryteriów określonych przez geologa górnicze-go. Komasacja próbek cząstkowych polega na łączeniu zmielonego materiału w propor-cjach odpowiadających miąższości łączonych interwałów. Obecnie na większości obszaru złożowego szczegółowość informacji o występowaniu Pb w złożu jest mniejsza niż dla Cu i Ag, ale prowadzone są prace nad wdrożeniem procedur umożliwiających oznacza-nie zawartości Pb (oraz kilku innych metali) w stopniu szczegółowości identycznym jak w przypadku metalu podstawowego.
Dla prawidłowego i efektywnego prowadzenia procesów wzbogacania rud mie-dzi i procesów hutniczych istotna jest informacja o umie-dziale węgla organicznego (Corg) w urobku wydobywanym w zakładach górniczych. Próby szacowania ilości składników
Rysunek 2.
Mapy zasobności Corg [kg/m2] w rudzie miedzi: a) węglanowej, b) łupkowej, c) piaskowcowej
organicznych w nadawach były podejmowane od wielu lat, a doświadczenia te przyczyni-ły się do wypracowania skutecznej metody prezentowanej w niniejszym artykule. Opró-bowanie skał złożowych w celu oznaczenia zawartości Corg jest w instrukcji opróbowania określone mianem „próby do analizy pełnej”. Analiza ta obejmuje szereg pierwiastków i związków chemicznych, których lista jest uzależniona od potrzeb rozpoznawania i do-kumentowania specyficznych składników złoża. Próbki do analiz pełnych (w tym Corg) są pobierane w sieci o rozstawie nie większym niż 200 m w wyrobiskach udostępniających lub w siatce regularnej 200 × 200 m, jeśli na to pozwala układ wyrobisk górniczych.
Część pełnych analiz chemicznych jest wykonywana na materiale skomasowanym, ale w co trzeciej analizie pełnej – przemysłowej należy wykonywać oznaczenie chemiczne pierwiastków dla każdej próbki cząstkowej – bez komasacji. Jeżeli w złożu występują
Rysunek 3.
Mapy zasobności Al2O3 [kg/m2] w rudzie miedzi: a) węglanowej, b) łupkowej, c) piaskowcowej
wkładki innych odmian litologicznych, np. dolomit graniczny, wapienie lub dolomity or-ganogeniczne, należy wykonać dla nich także analizę pełną. Zawartość Corg w skałach złożowych waha się od kilku setnych części procenta w skałach piaskowcowych do kilku-nastu procent w utworach łupkowych, występujących w rejonach depresji stropu białego spągowca, zwłaszcza w strefie redukcyjnej (rys. 2). Zawartość Corg w nadawach przeka-zywanych z zakładów górniczych do zakładów wzbogacania wynosi około 1%.
W Bazie Danych Geologicznych KGHM Polska Miedź SA znajdują się również infor-macje o udziale innych składników chemicznych (mineralnych) w eksploatowanych ru-dach miedzi. Wśród takich związków chemicznych, dla których siatka opróbowania złoża jest nieregularna, ważną rolę z punktu widzenia procesów hutniczych odgrywa tlenek gli-nu. Zawartość Al2O3 w skałach złożowych osiąga wartość maksymalnie kilkunastu pro-cent (rys. 3). Tlenek ten jest ważnym składnikiem minerałów ilastych, mających znaczny udział w składzie łupków miedzionośnych. Minerały ilaste tworzą również smugi, laminy i warstewki w serii skał węglanowych oraz występują powszechnie w serii piaskowco-wej, stanowiąc cement dla terygenicznych ziaren kwarcowych. Zawartość tlenku glinu w urobku wynosi około 4,5%. Obliczenia zasobności Al2O3 w złożu w celu zaplanowania udziału masy tego składnika w planowanym do wydobycia urobku dokonano metodą opi-sywaną w artykule.