Предварительное обогащение бедной руды месторождения Кекура рентгенорадиометрическим методом сепарации

А.И. Заболоцкий — зам. генерального директора по ПИР и НИОКР ООО УК «РДМ», д.г.-м.н.
Е.В. Нерущенко — начальник отдела радиометрических методов обогащения руд ЗАО «НПП ГеоТестСервис».

По условиям образования и локализации золоторудная минерализация рудного поля «Кекура» относится к жильной золото-кварцевой формации малосульфидного типа и приурочена главным образом к пологопадающим пластовым зонам кварцевых прожилков в березитированных гранодиоритах интрузивного массива. Основа несущей минеральной матрицы — силикатная, содержание сульфидов не превышает 2–5 %, в их составе преобладают пирит и арсенопирит. Золото крупное, распределение в минерализованных участках неравномерное и крайне неравномерное с присутствием рудных гнезд и столбов, что определяет высокий процент разубоживания руды (до 50 %). 

Для снижения разубоживания руды на стадии горных работ может быть применена технологическая селекция руды, путем порционной выемки блоков по сортовому плану, определяющему границы внешней вскрыши, минерализованной массы и рудной зоны, которая, в свою очередь, может быть разделена на две подзоны по суммарному балансовому содержанию золота, например: бедную и богатую.

Экономическая рентабельность переработки бедной по содержанию золота руды может быть достигнута за счет внедрения на предприятии низкозатратной технологии предварительного обогащения руды методом покусковой сепарации на базе рентгенорадиометрического метода.

Описание метода

Рентгенорадиометрический метод сепарации (РРС), известный в системе международной классификации как X-Ray Fluorescent (XRF), основан на фотоэлектрическом эффекте и позволяет регистрировать энергии характеристического излучения химических элементов в пробе. Аналогичный принцип применяется в рент геноспектральных анализаторах элементного состава в аналитических лабораториях. Метод позволяет качественно измерить на поверхности куска содержание химических элементовспутников, корреляционно связанных с золотом, в режиме экспресс опробования.

Рис. 1. Внешний вид сепаратора СРФ 6-150 «Ангара», ООО «Техносорт»

Принцип работы сепаратора с рентгенорадиометрическим методом (рис. 1): классифицированная кусковая горнорудная масса подается на вибропитатель, где формируется «монослой» кусков, который делится вибро-раскладчиком на отдельные потоки и далее в свободном падении поступает в зону облучения и регистрации. Зарегистрирован ный от каждого куска спектр (рис. 2) обрабатывается программной автоматизированной системы управления сепаратора, и на разделительную систему подается команда. С помощью пневмомеханического устройства кусок выделяется из траектории движения свободного падения общего потока в отдельную приемную течку.

Рис. 2. Примеры спектров характеристического рентгеновского излучения руды и породы

Сложность применения технологии связана с уникальностью каждого месторождения. Для конкретного объекта необходимо подбирать набор информативных признаков и разрабатывать алгоритмы расчета критерия разделения руды по содержанию полезного компонента путем проведения прямых исследований. Комплекс таких исследований включает изучение геохимических, физических, минералогических особенностей кусковой руды.

Описание эксперимента

На первой стадии валовым способом отобрана и предоставлена на испытания технологическая проба исходной руды массой 3 т. Руда была отдроблена до крупности —100 мм, расклассифицирована на фракции по крупности. В процессе классификации для детальных исследований была отобрана представительная выборка образцов. Каждый образец коллекции был измерен методом РРС, по внешним текстурно-структурным особенностям отнесен к определённому минералогическому типу и передан в лабораторию для определения золота и элементного состава. Выполнены статистические исследования содержаний золота и ряда сопутствующих породообразующих элементов.

Наименование минералогической фракции	Выход, %	Содержание Au, г/т	Распределение Au, %
Кварц	31,8	3,73	95,2
Березитизированные гранодиориты	16,2	0,29	3,8
Гранодиориты	25,4	0,04	0,8
Филлиты	26,6	0,01	0,2
Итого	100,0	1,25	100,0

Табл. 1. Распределение золота по минералогическим типам

Полученные данные показали, что кварц содержит 95,2 % золота, и задача дальнейших исследований сводилась к поиску надежного признака выделения золотосодержащего кварца по элементам-спутникам. Анализ распределения элементного состава позволил выявить надёжный геохимический мультипликативный признак идентификации силикатной матрицы в куске (рис. 3).

Рис. 3. График зависимости золота и мультипликативного геохимического разделительного признака (РП). По данным элементного анализа порошковых проб в лаборатории. Количество образцов 108 шт. Крупность -50+25 мм

Этот же мультипликативный признак был рассчитан по результатам поверхностного сканирования образцов методом РРС (рис. 4).

Рис. 4. График зависимости мультипликативного геохимического разделительного признака (РП), измеренного в порошках, и разделительного признака, измеренного на поверхности образцов рентгенорадиометрическим методом (РП РРС). Количество образцов 108 шт. Класс крупности -50+25 мм.

По степени неоднородности распределения золота, кусковая руда исследуемого месторождения относится к категории особоконтрастной. Высокая контрастность распределения золота и надежность разделительного признака РРС, при его тесной корреляционной связи с золотом, определяет возможность получения высоких показателей обогащения руды.

В таблице 2 сопоставлены прогнозные технологические показатели обогащения руды по золоту (пробирный анализ, порошки), по мультипликативному геохимическому разделительному признаку, рассчитанному для каждого куска коллекции (ISP метод, порошки), и по РП РРС измеренному на поверхности кусков рентгенорадиометрическим методом.

Признак разделения	α  содержание Au в исходном, г/т	Технологические показатели обогащения
		Хвосты			Концентрат
		γ  выход, %	β содержание Au, г/т	ε потери Au, %	γ выход, %	β содержание Au, г/т	ε извлечение Au, %	κ  коэффициент обогащения
По содержанию Au                  (порошки)	1,32	69,2	0,09	4,7	30,3	4,08	95,3	3,10
По геохимическому РП (порошки)	1,32	68,3	0,10	5,0	31,7	3,94	95,0	2,99
По РП РРС (на поверхности кусков)	1,32	67,3	0,10	5,2	32,7	3,82	94,8	2,90

Табл. 2. Сопоставление прогнозных показателей обогащения по содержанию Au, по геохимическому РП и по РП РРС. Количество образцов 108 шт. Класс крупности -50+25 мм

Из таблицы 2 видно, что прогнозные технологические показатели обогащения, рассчитанные напрямую по золоту, и показатели разделения по РП РРС, измеренному рентгенорадиометрическим методом на поверхности кусков — идентичны, что свидетельствует о высокой эффективности найденного разделительного признака (Эп = 0,98).

В ходе проведения тестов сепарации руды методом РРС в поточном режиме на лабораторном сепараторе были получены воспроизводимые высокоэффективные показатели обогащения руды крупностью в диапазоне -100+10 мм.

В 2020 году на пром. площадке рудника «Кекура» была запущена опытнопромышленная установка (ОПУ) с одним шести-ручьевым сепаратором СРФ 6-150 «Ангара», производства ООО «Техносорт» (рис. 5).

Рис. 5. Схема цепи аппаратов и фото ОПУ РРС.

Проведены опытно-промышленные испытания (ОПИ) в реальных условиях действующего предприятия. Цели ОПИ — получить статистически достоверные показатели обогащения рентгенорадиометрической сепарации руды в её естественном состоянии, выявить и снять риски, связанные с температурой, влажностью окружающей среды и руды — факторы, влияющие на эффективность РРС в условиях Крайнего Севера.

Полученные результаты

В ходе ОПИ установлено, что гранулометрический состав руды после стадии первичного дробления благоприятный для применения технологии покусковой сепарации. Выход кусковой руды крупностью более 20–25 мм составляет 75–80 %. Для руды характерна закономерность увеличения содержания золота с уменьшением ее крупности. Выявленная закономерность обусловлена геохимическими особенностями и приуроченностью золотоносной минерализации к структурным нарушениям наиболее проработанных сетью трещин и контактов, которые при проведении взрывных работ наиболее подвержены разрушению (табл. 3).

Класс крупности, мм	γ  выход, %	β содержание Au, г/т	ε извлечение Au, %	κ  коэффициент обогащения
-120+60	33,3	2,19	18,7	0,56
-60+40	32,4	3,45	28,7	0,88
-40+20	12,8	3,76	12,3	0,96
-20+0	21,5	7,31	40,3	1,87
Итого	100,0	3,90	100,0

Табл. 3. Сводный гранулометрический состав и распределение золота по классам крупности руды месторождения Кекура

В ходе ОПИ было отсепарировано 2843 т кусковой руды. По-кусковая сепарация руды крупностью -100+40 мм рентгенорадиометрическим методом со средним содержанием золота 2,82 г/т позволила выделить более 66 % хвостов с отвальным содержанием золота и достигнуть увеличения содержания золота в концентрате в 2,75 раз (табл. 4).

Продукты РРС	γ  выход, %	β содержание Au, г/т	ε извлечение Au, %	κ  коэффициент обогащения
Концентрат	33,3	7,73	90,9	2,75
Хвосты	66,9	0,38	9,1	0,14
Итого	100,0	2,82	100,0

Табл. 4. Технологические показатели сепарации кусковой руды на ОПУ РРС. Класс крупности -100+40 мм

Рассчитаны технологические показатели сепарации бедной руды. С учетом естественного обогащения руда крупностью -40 мм объединялась с концентратом РРС (табл. 5).

Продукты РРС	γ  выход, %	β содержание Au, г/т	ε извлечение Au, %	κ  коэффициент обогащения
Концентрат РРС -120+40 мм	21,7	7,37	43,2	1,89
Руда крупностью -40 мм	34,3	5,97	52,5	1,53
Итого обогащенный продукт	56,0	6,65	95,7	1,71
Хвосты РРС -120+40 мм	44,0	0,38	4,3
Итого	100,0	3,90	100,0

Табл. 5. Технологические показатели обогащения бедной руды месторождения Кекура методом РРС, полученные в ходе ОПИ

В процессе ОПИ выявлен отрицательный фактор, влияющий на эффективность процесса, — это зашламление поверхности кусковой руды в период сильных атмосферных осадков в весенне-летний период. В зимний период в условиях отрицательных температур зашламление поверхности кусковой руды не происходит. Сухая шламовая пленка при низкой влажности окружающей среды и руды летом так же не в лияет на эффективность сепарации. Выявленный риск имеет технические и технологические решения в виде сезонной промывки кусковой руды перед сепарацией.

На базе результатов, полученных в ходе ОПИ, разработан технологический регламент, проведена адаптация обогатительного аппарата к руде месторождения Кекура, условиям эксплуатации, выданы технические и технологические решения.

Выводы

Внедрение технологии предварительного обогащения руды методом РРС может позволить производить контроль селективной выемки, вовлечь в рентабельную переработку бедные руды и обеспечить рациональное и комплексное освоение месторождения, а также увеличить активные запасы за счет забалансовых руд и минерализованной массы, не вошедших в подсчет промышленных запасов.

- Изучение гранулометрического состава и контрастности полезных ископаемых для оценки возможности обогащения их с помощью радиометрических методов. М.: ВНИИ минер. Сырья. 1984. 25 с.
- Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Москва. Недра. 1979 г. 192 с.
- СТО РосГео 08-009-98 «Твердые негорючие полезные ископаемые. Технологические методы исследования минерального сырья. Радиометрические методы обогащения». 28 декабря 1998 г. № 17/6. 28 с.
- ОСТ 48-276-86 «Руды и концентраты цветных металлов с попутным содержанием благородных металлов. Отбор и подготовка проб для определения содержания благородных металлов и влаги». 01 июля 1987 г. 17 с.
- ОСТ 41-08-214-04 «Управление качеством аналитических работ. Внутренний лабораторный контроль точности (правильности и прецизионности) результатов количественного химического анализа». 01 июня 2005 г. 48 с.
- Требования к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых. ГКЗ РФ. 1993 г. 26 с.

---

ЗАО «НПП ГеоТестСервис»
143316, Московская обл., Наро-Фоминский район, деревня Таширово
Тел.: +7 (925) 198-28-63,
+7 (495) 795-77-25.
E-mail: info@geotests.ru
www.geotests.ru

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 1 (51)/март 2021 г.