Применение гравитационных методов для извлечения мелкого и тонкого золота
Б.В. Комогорцев, А.А. Вареничев — к.т.н.
Гравитационное извлечение мелкого и тонкого золота /МТЗ/ характеризуется низкой эффективностью обогащения, поэтому не случайно, что большая его часть (до 70%) уходит в хвосты обогащения при использовании стандартного обогатительного оборудования. Поэтому не случайно в России сформировался большой объем техногенных золотосодержащих отходов, порядка 5000–6000 т., что соответствует 55–60% добытого в стране золота, при этом доля МТЗ в техногенных отвалах составляет до 90% общего количества.
Техногенные месторождения благородных металлов как объект промышленной переработки привлекают все большее внимание с появлением новых технологий и оборудования, которые можно использовать для извлечения МТЗ. Одним из главных факторов, определяющих высокую рентабельность переработки вторичного сырья, является легкая доступность и низкая себестоимость получения золота, которая в 1,5–2 раза ниже по сравнению с добычей золота из руды. Также хорошим стимулом вторичной переработки бедных руд и техногенных отвалов золотоизвлекательных фабрик с содержанием золота на уровне 1 г/т становится рентабельной благодаря неуклонному росту цены на золото.
При переработке россыпных месторождений, также как и техногенных отвалов, важное значение имеют операции промывки дезинтеграции сырья. Так для дезинтеграции высокоглинистых песков разработана технология с использованием спирального дезинтегратора и промприбора ПГШ со шлюзами мелкого наполнения, при этом с увеличением напора воды с 0,5 до 2,3 МПа, эффективность дезинтеграции возрастает более чем в 5 раз [1]. В институте Горного дела севера СО РАН совместно с Московским геологоразведочным институтом разработаны промывочные аппараты башенного типа, в которых осуществляется дезинтеграция и классификация песков. Диспергация и разрушение глинистых агрегатов производится в водовоздушной среде, поддерживаемой в режиме барбатажного перемешивания, а классификация и удаление глинистой фракции производится по принципу работы тонкослойного сгустителя. Производительность аппаратов от 3 до 100 м3/ч. Они испытаны на различных россыпных месторождениях олова, золота, алмазов. Они могут успешно перерабатывать высокоглинистые пески и в талом, и частично в мерзлом состоянии, поступающие как в виде пульпы, так и в естественном виде, при этом достигается высокая степень дезинтеграции [2].
С целью модернизации существующих промприборов разрабатывается проект бесскруберного промприбора производительностью 20 м3/ч. Прибор предназначен для обогащения средне-, трудно- и весьма труднопромывистых песков, содержащих в своем составе МТЗ. Технологическая схема прибора предусматривает промывку и классификацию исходного материала в аппарате дезинтеграции и классификации и их последующее раздельное обогащение. Для этого используют модернизированный башенный аппарат, в котором отсутствуют движущиеся части. Основное преимущество – высокая степень дезинтеграции высокоглинистых материалов за счет создания активной среды дезинтеграции в водовоздушной среде. Аппарат производит продуктивные классы крупности -5+0 мм и выделяет отвальные галевые классы крупности -100+20 мм, -20+0 мм и шламы глинистых составляющих [3].
Для переработки аллювиальных песков, содержащих золото и другие драгоценные металлы, предложен Универсальный промывочный комплекс (УПК). Комплекс прошел длительные промышленные испытания на эфельных золотоносных отвалах на приисках республики Бурятии, которые показали его высокую технологическую эффективность и надежную работоспособность. За счет более полного извлечения мелкого (-0,3+0,1 мм) и тонкого (-0,2 мм) свободного золота, которое практически безвозвратно теряется в эфельных отвалах, было достигнуто общее извлечение золота в пределах 94–95%. На используемых в настоящее время установках извлечение золота не превышает 55–60%. Основными узлами УПК являются бункер с питателем, колосниковый виброгрохот и шлюзы глубокого и мелкого наполнения, снабженные специальными устройствами для создания ламинарных потоков, обеспечивающих эффективное осаждение мелких частиц золота. Производительность промывочного комплекса может варьироваться от 50 до 200 м3/час. Установочная мощность электродвигателя комплекса составляет от 35 до 50 квт. в зависимости от производительности. Промывочные комплексы могут быть изготовлены и доставлены заказчику «под ключ» по лицензии или иному коммерческому соглашению [4] .
В научно-техническом центре МГТУ — «Горно-обогатительные установки» (НТЦ — ГОМУ) под руководством д.т.н., профессора В.В. Кармазина с середины 90-х годов проводятся научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы по созданию эффективных обогатительных процессов и аппаратов, позволяющих повысить извлечение золота мелких классов при первичном обогащении песков россыпных месторождений, при повторной переработке техногенных отвалов, а также в операциях доводки промпродуктов и доизвлечения ценных самородных металлов высокой плотности из хвостов ЗИФ, ШОУ и ШОФ.
Одним из объектов последних исследований НТЦ ГОМУ является новый процесс гравитационной концентрации как результат сегрегации в тонком слое и разработка на его основе аппарата для шлиходоводочных операций, способного составить конкуренцию широко применяемым в настоящее время концентрационным столам. Новый способ и устройство отличаются простотой и отсутствием движущихся частей. Скорость расслаивания зерен полиминеральных смесей по высоте слоя в зависимости от крупности и плотности можно регулировать, изменяя ряд действующих на процесс факторов, в том числе толщину слоя и интенсивность вибраций. Модель аппарата была испытана на промпродукте и хвостах гравитационного передела золотоизвлекательной фабрики а/с «Чукотка». Содержание Аu в промпродукте 798 г/т, крупность: 95% материала в классе -0,25 мм и 40% в классе -0,1 мм. Содержание Аu в хвостах 9,3 г/т при крупности материала 92% в классе -0,2 мм и 70% в классе -0,1 мм. Установлено, при обогащении промпродукта извлечение золота в концентрат составило 87,6% с содержанием 9400 г/т. Извлечение при концентрации золота из хвостов ЗИФ — 85% с содержанием золота 101 г/т. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности вибрационно-гравитационного метода сепарации и перспективность его использования при промывке песков и доизвлечении ценных компонентов из промпродуктов и хвостов золотоизвлекательных и шлихообогатительных фабрик и установок [5].
Развитие технологий гравитационного обогащения золотосодержащего сырья в последние 15 лет связано с разработкой и внедрением центробежных концентраторов различных конструкций. Эти аппараты по сравнению с другими гравитационными конструкциями имеют ряд важных преимуществ: высокие показатели извлечения мелких минеральных частиц платиновых металлов и золота, возможность получения низкого выхода концентрата высокого качества. Из наиболее популярных отечественных и зарубежных концентраторов следует отметить аппараты ЗАО «Итомак» (Новосибирск), ОАО «Полиметалл» (Санкт-Петербург), ОАО «Грант» (Наро-Фоминск), ОКТБ «Ротор», ТулНИГП (Тула), «Knelson» и «Falcon» (Канада), а также «Orocon» (Австралия). Все перечисленные концентраторы отличаются способами разрыхления постели. Наибольшее распространение получили концентраторы с так называемым «псевдосжжиженным» слоем. Фирма «Итомак» с 1995 года занимается разработкой и внедрением в практику золотодобычи центробежных концентраторов. Аппараты с автоматическим и полуавтоматическим управлением непрерывно работают на ряде предприятий более 3-х лет. Их использование по данным исследованных проб лежалых хвостов флотации десятков обогатительных фабрик, проведенных на предприятиях за 15 лет, указывают на возможность извлечения золота в среднем 30–40%. Ряд предприятий используют добывающие и доводочные комплексы ЗАО «Итомак», включающие систему дезинтеграции, обезвоживания, центробежной сепарации, систему доводки концентратов, которые включают отсадку, концентрационный стол, центробежную сепарацию, магнитную и ФГС сепарацию. Особенностью доводочного комплекса Итомак является применение сепарации для улавливания мелкого золота из хвостов стола, а также применение высокоградиентного магнитного сепаратора СМС20М с величиной поля 2 Тл. Это позволяет при доводке сократить продукт в 10–20 раз, убирая частицы магнитной и электромагнитной фракции. Производительность добывающих комплексов достигает 100 м3/ч. Использование процесса центробежной сепарации в технологической схеме обогатительной фабрики позволило переоценить запасы золота в техногенных отвалах в сторону увеличения за счет прироста извлечения более мелкого золота из песков [6].
При извлечении тонкого золота из техногенных отвалов, также как и из исходного рудного материала возникает проблема извлечения золота, находящегося в сростках как с пустой породой, так и с сульфидами преимущественно железа и мышьяка. Поэтому не случайно промпродукты гравитационного обогащения характеризуются довольно высоким содержанием золота, и для извлечения которого используют тонкое измельчение и последующую центробежную сепарацию, получая концентраты с высоким содержанием золота (до нескольких кг/т). Использование центробежных концентраторов также эффективно для извлечения золота из флотационных концентратов при обогащении полиметаллических руд. Согласно результатам исследований, проведенных в институте ТОМС, из различных пиритных концентратов, которые, как правило, складируются , извлечение золота составило от 12 до 73% от операции при измельченими от 41% 20 мкм до 80% 20 мкм. Для решения проблемы извлечения золота из хвостов обогатительных фабрик и техногенных отвалов при низкой его концентрации предложена технология с использованием центробежных сепараторов с постоянной разгрузкой концентрата, который подвергается тонкому измельчению до крупности 98% 20 мкм и последующей перечистной центробежной сепарации. В результате получается концентрат с низким выходом и высоким содержанием золота. Применение данной технологии на фабрике золотосодержащего месторождения в Якутии позволило повысить суммарное извлечение на фабрике на 5,3% [7].
Для повышения показателей обогащения в центробежных безнапорных концентраторах предложен способ пульсационной подачи воды и воздуха в зоны сепарации центробежного сепаратора. Разработана новая конструкция концентратора с измененной геометрией улавливающей поверхности конуса. В результате достигнуто повышение сепарационных характеристик центробежных концентраторов и значительный экономический эффект от их внедрения. В зависимости от вещественного состава исходного сырья, крупности, форм нахождения золота и режимов работы концентратора Knelson ( с модифицированной конструкцией конуса), прирост извлечения золота при применении пульсирующего давления флюидизационной воды может составлять 3–15% [8].
Весьма перспективным направлением является использование центробежных концентраторов в технологии переработки упорных золотосодержащих сульфидных руд в сочетании с химическими методами обогащения. Примером могут служить золотосодержащие руды месторождения «Воронцовское». Рудная часть пробы представлена пиритом (3,5– 4,0%) и гидроокислами железа (4,5– 5,0%), в меньшей степени халькопиритом, сфалеритом, арсенопиритом. При технологической крупности измельченной руды (95% минус 0,071 значительная часть тонкодисперсного золота до 15–20% ассоциирована с пиритом и арсенопиритом а также заключена в кварце и оксидных минералах железа и не извлекается при цианировании. При содержании золота 4 г/т подавляющая часть золота находится в классе крупности минус 0,045 мм, а размер его зерен в основном не превышает 10 мкм. В результате центробежного обогащения на концентраторе Knelson KC-CVD6 с непрерывной разгрузкой тяжелой фракции получены концентрат и промпродукт с суммарным выходом 27,29%, извлечением серы 54,35%, золота 36,98%, серебра 33,71%. При агитационном цианировании объединенного гравитационного концентрата после доизмельчения на бисерной мельнице «SUPERMILL» до крупности минус 0,005 мм (95%) за первые 2 часа в раствор перешло более 90–95% золота. Извлечение золота в раствор из хвостов гравитационного обогащения руды на центробежном концентраторе составило 90%. Установлено, что среднее извлечение золота в раствор при цианировании руды можно увеличить до 90–92% ( на 10–12% выше существующих показателей) за счет концентрирования нераскрытых минералов, содержащих золото, а также частичного центробежного концентрирования пирита и арсенопирита и ассоциированного с ними золота с последующим ультратонким измельчением тяжелой фракции и совместного цианирования с хвостами гравитационного обогащения [9].
Аналогичная схема использования центробежных концентраторов в промышленных условиях при обогащении золотосодержащих руд месторождений республики Узбекистан. Предложена комбинированная технология, включающая центробежное обогащение с последующим интенсивным цианированием гравитационного цикла. Сквозное извлечение золота по данной технологии достигает 92%. Технологическая схема оснащена современным оборудованием: концентраторами SB-5200 (Фалькон), гидроциклонной установкой фирмы Krebs, установкой для интенсивного цианирования фирмы Gekko. Разработанная технология позволяет успешно перерабатывать хвосты кучного выщелачивания [10].
Использование центробежно-вибрационных концентраторов ЦВК-100 и ЦВК-200 на более чем 30 предприятиях золотодобычи для доводки черновых концентратов и перечистки хвостов отсадочных машин, концентрационных столов и магнитожидкостных сепараторов, а также при переработке техногенного сырья на двух аффинажных заводах показало, что данные концентраторы, в которых реализован сегрегационный принцип разделения смесей, наилучшим образом подходят для обработки тяжелых продуктов обогащения [11].
Наряду с центробежными сепараторами разработаны центробежные отсадочные машины, позволяющие значительно повысить тонкость извлекаемого тяжелого минерала до 6 мкм и разделять минералы с низкой разницей в удельных весах. Так с помощью отсадочной машины Kelsey можно извлекать золото из хвостов флотации, а при использовании ее в цикле извлечения свинцовых минералов, получили качественный свинцовый концентрат, заменив 3 стадии перечистной флотации. Тестовые испытания отсадочной машины Kelsey показали возможность извлечения Со/Си минералов, удаления кальций содержащих минералов из цинковых руд с целью повышения эффективности последующего выщелачивания и возможности разделения галенита от сфалерита и халькопирита [12].
Установлена возможность использования отсадочной машины Kelsey для доизвлечения золота из хвостов гравитационного цикла на ООО «Соврудник». При крупности питания -0,5+0 мм, плотности пульпы в пределах 35-45%, толщине постели 25 мм получены хвосты с отвальным содержанием золота в одну операцию (0,22 – 0,26 г/т и сконцентрировать свободное золото и сульфиды в тяжелую фракцию, при этом извлечение Аu в концентрат составило 75,64% против среднего извлечения 68–70% во флотационном цикле ЗИФ. Содержание металла в тяжелой фракции (концентрате отсадки) возросло в 4,8–7,9 раз. В результате чего, флотации можно подвергать не 99%, a от 8,25 до 18,26% и таким образом снизить эксплуатационные затраты [13].
Интересны направления обогащения золотосодержащих россыпей с использованием флоккулирующих агентов, достигая укрупнения тонкого золота, или реагентов, изменяющих реологические свойства пульпы, что позволяет извлекать тонкое золото на обогатительном аппарате без предварительной дезинтеграции и классификации.
Реагентная обработка классифицированных золотосодержащих песков в центробежном поле повышает извлечение тонкого золота [14].
Заслуживает внимания процесс биогравитационного обогащения, сущность которого заключается во флокуляции микроорганизмами тонких частиц золота с образованием устойчивых биокомплексов. Разработанный способ экономически эффективен: при биогравитационном обогащении хвостов обогащения Мужниевской ЗИФ получен концентрат с содержанием золота 30,14 г/т при извлечении 50,7%; при средней производительности фабрики 2 тыс. т. руды/сутки прибыль составит 6,2– 10,0 тыс. долл. США [15].
Существует большое разнообразие тонкослойных сепараторов полиминеральных гидровзвесей, на которых можно осуществлять как обезвоживание взвесей, так и их разделение по плотности. В зависимости от их технического уровня разработки, возможно довести уровень извлечения частиц класса -0,1+0,005 мм до 88–93% [16].
Весьма практичным и надежным подходом при переработке золотосодержащих продуктов россыпей и бедных рудных месторождений, которые разбросаны на больших расстояниях, является конструирование и использование мобильномодульных установок. Один из вариантов разработки под торговой маркой Норма-2000 внедрен и используется в производственных условиях в течение нескольких лет. Разработка представляет собой многоцелевую систему, которая самостоятельно перемещается в радиусе 800 км от основной базы, производит переработку сырья в районах с полным отсутствием инфраструктуры. Использование инновационной технологии обогащения золотосодержащего сырья позволяет получать товарный золотосодержащий концентрат [17].
На предварительной стадии обогащения бедных золотокварцевых руд (1,43 г/т) испытана модульная установка для получения черновых гравитационных концентратов непосредственно на месторождениях, которые значительно удалены от фабрики и на которую полученные концентраты транспортируются и перерабатываются. Установлено, что при реализации стадиальной схемы с использованием центробежной отсадочной машины Kelsey J200 CJ, возможно выделение продукта с отвальным содержанием ценного компонента. Наиболее высокие показатели при концентрации золота были получены с использованием центробежного сепаратора Falcon: выход чернового концентрата 5–7%, потери с хвостами 33%. Показано, что экологически безопасная технологическая схема с использованием центробежных сепараторов может составить достойную альтернативу существующим на золотоизвлекательных фабриках технологиям. При установке гравитационного модуля непосредственно на месторождении, тяжелую фракцию можно направлять на ЗИФ для дальнейшей доводки и переработки гидрометаллургическими методами. Применение мобильных установок гравитационного типа позволит не только снизить экологическую нагрузку в местах разработки рудных тел, но и решить проблему дефицита минерально-сырьевой базы работающих ЗИФ за счет вовлечения в переработку бедных по содержанию золотосодержащих руд [18].
Подводя итоги вышеизложенному, следует обратить внимание на следующие моменты: Ввиду больших запасов золота в техногенных месторождениях и учитывая высокую коньюктуру рынка, их переработка как с позиции экономики, так и экологии является весьма актуальной. В настоящее время в целом создана современная научно-техническая база, позволяющая эффективно перерабатывать золотосодержащие россыпи и лежалые хвосты обогатительных фабрик, при этом необходимо использовать усовершенствованные аппараты промывки глинистых материалов, дезинтеграции и классификации. Для эффективного извлечения МТЗ настоящее и будущее принадлежит центробежным сепараторам, которые отличаются высокой производительностью и позволяют получать богатые концентраты при высоком извлечении. Также целесообразно использование современных конструкций винтовых сепараторов, шлюзов, отсадочных машин и концентрационных столов. Для переработки золотосодержащих россыпей и бедных рудных месторождений, разбросанных на больших расстояниях, весьма перспективными являются мобильно-модульные установки, которые в зависимости от технико-экономических обстоятельств могут быть полностью автономными, либо осуществлять предварительное обогащение с получением черновых концентратов с последующей их переработкой на действующих обогатительных фабриках.
1. Серый Р.С. Маркшейдерия и недропользование , 2009, № 6, с. 51–53.
2. Еремеева Н.Г., Матвеев Л.Н. Горн. инф.- анал. бюл., 2010, № 9, с.35–37.
3. Матвеев Л.Н., Еремеева Н.Г. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 28 февр. — 2 марта, 2011: Сборник материалов. Т. 1. М: МИСиС. С. 173–175.
4. Галич В.М. и др. Золото и технол., 2008, №1, с. 16–17.
5. Кармазин В.В., Раджабов М.М. Золото и технол., 2013, №3, с. 70–73.
6. Афанасенко С.М., Лазирили А.Н. Материалы научно-технической конференции. Научные основы и практика переработки руд техногенного сырья, Екатеринбург, 13–17 апр. 2010, с. 272–276.
7. Федотов К.В. и др. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 28 февр. — 2 марта, 2011: Сборник материалов. Т. 1. М.: МИСиС. 2011, с. 193–197.
8. Сенченко А.Е. и др. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва , 28 февр. — 2 марта 2011: Сборник материалов. Т. 1. М.: МИСиС. 2011, с. 60–64.
9. Мусаев В.В. и др. Золото и технологии, 2012, № 3, с. 44–45.
10. Руднев С.В. и др., Горн. ж., 2011, №10, с. 60–62.
11. Пугачев В.С., Золото и технол., 2010, №2, с. 46–47.
12. Jones T., Foster A. 25 International Mineral Processing Congress, Brisbane, 6–10 Sept., 2010. Australia Inst. Mining and Met., 2010, с. 859–869.
13. Коннова Н.И., Пехова Л.П. Горн. инф.- анал. бюл. 2012, №7, с. 193–196.
14. Рассказов И. Ю. и др. Проблемы освоения техногенного комплекса месторождений золота. Материалы международной конференции, Магадан, 15–17 июля 2010, Магадан: СВКНИИ ДВО РАН. 2010. с. 167–169.
15. Сидякина Г.Г. и др., Актуальные проблемы геологии, прогноза, поисков и оценки месторождений тв. пол. иск.: 2(7) Судакские геолог. чтения: Материалы международной научно-практической конференции. Симферополь-Судак, 27 сент. — 3окт. 2010. Киев, Академ периодика. 2010. с. 194–195.
16. Черкасов В.Г. Горн. инф.- анал. бюл. 2007, № 10, с. 343–349.
17. Близнецкий А.Г., Мязин В.П. 9 Всероссийская научно-практическая конференция «Кулагинские чтения», Чита, 30 ноябр. — 1 дек. 2009, с. 37–38.
18. Алгебраистова Н.К. и др. Горн. инф. анал.-бюл. 2011, № 3, с. 210–215.
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (23)/март 2014 г.
Гравитационное извлечение мелкого и тонкого золота /МТЗ/ характеризуется низкой эффективностью обогащения, поэтому не случайно, что большая его часть (до 70%) уходит в хвосты обогащения при использовании стандартного обогатительного оборудования. Поэтому не случайно в России сформировался большой объем техногенных золотосодержащих отходов, порядка 5000–6000 т., что соответствует 55–60% добытого в стране золота, при этом доля МТЗ в техногенных отвалах составляет до 90% общего количества.
Техногенные месторождения благородных металлов как объект промышленной переработки привлекают все большее внимание с появлением новых технологий и оборудования, которые можно использовать для извлечения МТЗ. Одним из главных факторов, определяющих высокую рентабельность переработки вторичного сырья, является легкая доступность и низкая себестоимость получения золота, которая в 1,5–2 раза ниже по сравнению с добычей золота из руды. Также хорошим стимулом вторичной переработки бедных руд и техногенных отвалов золотоизвлекательных фабрик с содержанием золота на уровне 1 г/т становится рентабельной благодаря неуклонному росту цены на золото.
При переработке россыпных месторождений, также как и техногенных отвалов, важное значение имеют операции промывки дезинтеграции сырья. Так для дезинтеграции высокоглинистых песков разработана технология с использованием спирального дезинтегратора и промприбора ПГШ со шлюзами мелкого наполнения, при этом с увеличением напора воды с 0,5 до 2,3 МПа, эффективность дезинтеграции возрастает более чем в 5 раз [1]. В институте Горного дела севера СО РАН совместно с Московским геологоразведочным институтом разработаны промывочные аппараты башенного типа, в которых осуществляется дезинтеграция и классификация песков. Диспергация и разрушение глинистых агрегатов производится в водовоздушной среде, поддерживаемой в режиме барбатажного перемешивания, а классификация и удаление глинистой фракции производится по принципу работы тонкослойного сгустителя. Производительность аппаратов от 3 до 100 м3/ч. Они испытаны на различных россыпных месторождениях олова, золота, алмазов. Они могут успешно перерабатывать высокоглинистые пески и в талом, и частично в мерзлом состоянии, поступающие как в виде пульпы, так и в естественном виде, при этом достигается высокая степень дезинтеграции [2].
С целью модернизации существующих промприборов разрабатывается проект бесскруберного промприбора производительностью 20 м3/ч. Прибор предназначен для обогащения средне-, трудно- и весьма труднопромывистых песков, содержащих в своем составе МТЗ. Технологическая схема прибора предусматривает промывку и классификацию исходного материала в аппарате дезинтеграции и классификации и их последующее раздельное обогащение. Для этого используют модернизированный башенный аппарат, в котором отсутствуют движущиеся части. Основное преимущество – высокая степень дезинтеграции высокоглинистых материалов за счет создания активной среды дезинтеграции в водовоздушной среде. Аппарат производит продуктивные классы крупности -5+0 мм и выделяет отвальные галевые классы крупности -100+20 мм, -20+0 мм и шламы глинистых составляющих [3].
Для переработки аллювиальных песков, содержащих золото и другие драгоценные металлы, предложен Универсальный промывочный комплекс (УПК). Комплекс прошел длительные промышленные испытания на эфельных золотоносных отвалах на приисках республики Бурятии, которые показали его высокую технологическую эффективность и надежную работоспособность. За счет более полного извлечения мелкого (-0,3+0,1 мм) и тонкого (-0,2 мм) свободного золота, которое практически безвозвратно теряется в эфельных отвалах, было достигнуто общее извлечение золота в пределах 94–95%. На используемых в настоящее время установках извлечение золота не превышает 55–60%. Основными узлами УПК являются бункер с питателем, колосниковый виброгрохот и шлюзы глубокого и мелкого наполнения, снабженные специальными устройствами для создания ламинарных потоков, обеспечивающих эффективное осаждение мелких частиц золота. Производительность промывочного комплекса может варьироваться от 50 до 200 м3/час. Установочная мощность электродвигателя комплекса составляет от 35 до 50 квт. в зависимости от производительности. Промывочные комплексы могут быть изготовлены и доставлены заказчику «под ключ» по лицензии или иному коммерческому соглашению [4] .
В научно-техническом центре МГТУ — «Горно-обогатительные установки» (НТЦ — ГОМУ) под руководством д.т.н., профессора В.В. Кармазина с середины 90-х годов проводятся научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы по созданию эффективных обогатительных процессов и аппаратов, позволяющих повысить извлечение золота мелких классов при первичном обогащении песков россыпных месторождений, при повторной переработке техногенных отвалов, а также в операциях доводки промпродуктов и доизвлечения ценных самородных металлов высокой плотности из хвостов ЗИФ, ШОУ и ШОФ.
Одним из объектов последних исследований НТЦ ГОМУ является новый процесс гравитационной концентрации как результат сегрегации в тонком слое и разработка на его основе аппарата для шлиходоводочных операций, способного составить конкуренцию широко применяемым в настоящее время концентрационным столам. Новый способ и устройство отличаются простотой и отсутствием движущихся частей. Скорость расслаивания зерен полиминеральных смесей по высоте слоя в зависимости от крупности и плотности можно регулировать, изменяя ряд действующих на процесс факторов, в том числе толщину слоя и интенсивность вибраций. Модель аппарата была испытана на промпродукте и хвостах гравитационного передела золотоизвлекательной фабрики а/с «Чукотка». Содержание Аu в промпродукте 798 г/т, крупность: 95% материала в классе -0,25 мм и 40% в классе -0,1 мм. Содержание Аu в хвостах 9,3 г/т при крупности материала 92% в классе -0,2 мм и 70% в классе -0,1 мм. Установлено, при обогащении промпродукта извлечение золота в концентрат составило 87,6% с содержанием 9400 г/т. Извлечение при концентрации золота из хвостов ЗИФ — 85% с содержанием золота 101 г/т. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности вибрационно-гравитационного метода сепарации и перспективность его использования при промывке песков и доизвлечении ценных компонентов из промпродуктов и хвостов золотоизвлекательных и шлихообогатительных фабрик и установок [5].
Развитие технологий гравитационного обогащения золотосодержащего сырья в последние 15 лет связано с разработкой и внедрением центробежных концентраторов различных конструкций. Эти аппараты по сравнению с другими гравитационными конструкциями имеют ряд важных преимуществ: высокие показатели извлечения мелких минеральных частиц платиновых металлов и золота, возможность получения низкого выхода концентрата высокого качества. Из наиболее популярных отечественных и зарубежных концентраторов следует отметить аппараты ЗАО «Итомак» (Новосибирск), ОАО «Полиметалл» (Санкт-Петербург), ОАО «Грант» (Наро-Фоминск), ОКТБ «Ротор», ТулНИГП (Тула), «Knelson» и «Falcon» (Канада), а также «Orocon» (Австралия). Все перечисленные концентраторы отличаются способами разрыхления постели. Наибольшее распространение получили концентраторы с так называемым «псевдосжжиженным» слоем. Фирма «Итомак» с 1995 года занимается разработкой и внедрением в практику золотодобычи центробежных концентраторов. Аппараты с автоматическим и полуавтоматическим управлением непрерывно работают на ряде предприятий более 3-х лет. Их использование по данным исследованных проб лежалых хвостов флотации десятков обогатительных фабрик, проведенных на предприятиях за 15 лет, указывают на возможность извлечения золота в среднем 30–40%. Ряд предприятий используют добывающие и доводочные комплексы ЗАО «Итомак», включающие систему дезинтеграции, обезвоживания, центробежной сепарации, систему доводки концентратов, которые включают отсадку, концентрационный стол, центробежную сепарацию, магнитную и ФГС сепарацию. Особенностью доводочного комплекса Итомак является применение сепарации для улавливания мелкого золота из хвостов стола, а также применение высокоградиентного магнитного сепаратора СМС20М с величиной поля 2 Тл. Это позволяет при доводке сократить продукт в 10–20 раз, убирая частицы магнитной и электромагнитной фракции. Производительность добывающих комплексов достигает 100 м3/ч. Использование процесса центробежной сепарации в технологической схеме обогатительной фабрики позволило переоценить запасы золота в техногенных отвалах в сторону увеличения за счет прироста извлечения более мелкого золота из песков [6].
При извлечении тонкого золота из техногенных отвалов, также как и из исходного рудного материала возникает проблема извлечения золота, находящегося в сростках как с пустой породой, так и с сульфидами преимущественно железа и мышьяка. Поэтому не случайно промпродукты гравитационного обогащения характеризуются довольно высоким содержанием золота, и для извлечения которого используют тонкое измельчение и последующую центробежную сепарацию, получая концентраты с высоким содержанием золота (до нескольких кг/т). Использование центробежных концентраторов также эффективно для извлечения золота из флотационных концентратов при обогащении полиметаллических руд. Согласно результатам исследований, проведенных в институте ТОМС, из различных пиритных концентратов, которые, как правило, складируются , извлечение золота составило от 12 до 73% от операции при измельченими от 41% 20 мкм до 80% 20 мкм. Для решения проблемы извлечения золота из хвостов обогатительных фабрик и техногенных отвалов при низкой его концентрации предложена технология с использованием центробежных сепараторов с постоянной разгрузкой концентрата, который подвергается тонкому измельчению до крупности 98% 20 мкм и последующей перечистной центробежной сепарации. В результате получается концентрат с низким выходом и высоким содержанием золота. Применение данной технологии на фабрике золотосодержащего месторождения в Якутии позволило повысить суммарное извлечение на фабрике на 5,3% [7].
Для повышения показателей обогащения в центробежных безнапорных концентраторах предложен способ пульсационной подачи воды и воздуха в зоны сепарации центробежного сепаратора. Разработана новая конструкция концентратора с измененной геометрией улавливающей поверхности конуса. В результате достигнуто повышение сепарационных характеристик центробежных концентраторов и значительный экономический эффект от их внедрения. В зависимости от вещественного состава исходного сырья, крупности, форм нахождения золота и режимов работы концентратора Knelson ( с модифицированной конструкцией конуса), прирост извлечения золота при применении пульсирующего давления флюидизационной воды может составлять 3–15% [8].
Весьма перспективным направлением является использование центробежных концентраторов в технологии переработки упорных золотосодержащих сульфидных руд в сочетании с химическими методами обогащения. Примером могут служить золотосодержащие руды месторождения «Воронцовское». Рудная часть пробы представлена пиритом (3,5– 4,0%) и гидроокислами железа (4,5– 5,0%), в меньшей степени халькопиритом, сфалеритом, арсенопиритом. При технологической крупности измельченной руды (95% минус 0,071 значительная часть тонкодисперсного золота до 15–20% ассоциирована с пиритом и арсенопиритом а также заключена в кварце и оксидных минералах железа и не извлекается при цианировании. При содержании золота 4 г/т подавляющая часть золота находится в классе крупности минус 0,045 мм, а размер его зерен в основном не превышает 10 мкм. В результате центробежного обогащения на концентраторе Knelson KC-CVD6 с непрерывной разгрузкой тяжелой фракции получены концентрат и промпродукт с суммарным выходом 27,29%, извлечением серы 54,35%, золота 36,98%, серебра 33,71%. При агитационном цианировании объединенного гравитационного концентрата после доизмельчения на бисерной мельнице «SUPERMILL» до крупности минус 0,005 мм (95%) за первые 2 часа в раствор перешло более 90–95% золота. Извлечение золота в раствор из хвостов гравитационного обогащения руды на центробежном концентраторе составило 90%. Установлено, что среднее извлечение золота в раствор при цианировании руды можно увеличить до 90–92% ( на 10–12% выше существующих показателей) за счет концентрирования нераскрытых минералов, содержащих золото, а также частичного центробежного концентрирования пирита и арсенопирита и ассоциированного с ними золота с последующим ультратонким измельчением тяжелой фракции и совместного цианирования с хвостами гравитационного обогащения [9].
Аналогичная схема использования центробежных концентраторов в промышленных условиях при обогащении золотосодержащих руд месторождений республики Узбекистан. Предложена комбинированная технология, включающая центробежное обогащение с последующим интенсивным цианированием гравитационного цикла. Сквозное извлечение золота по данной технологии достигает 92%. Технологическая схема оснащена современным оборудованием: концентраторами SB-5200 (Фалькон), гидроциклонной установкой фирмы Krebs, установкой для интенсивного цианирования фирмы Gekko. Разработанная технология позволяет успешно перерабатывать хвосты кучного выщелачивания [10].
Использование центробежно-вибрационных концентраторов ЦВК-100 и ЦВК-200 на более чем 30 предприятиях золотодобычи для доводки черновых концентратов и перечистки хвостов отсадочных машин, концентрационных столов и магнитожидкостных сепараторов, а также при переработке техногенного сырья на двух аффинажных заводах показало, что данные концентраторы, в которых реализован сегрегационный принцип разделения смесей, наилучшим образом подходят для обработки тяжелых продуктов обогащения [11].
Наряду с центробежными сепараторами разработаны центробежные отсадочные машины, позволяющие значительно повысить тонкость извлекаемого тяжелого минерала до 6 мкм и разделять минералы с низкой разницей в удельных весах. Так с помощью отсадочной машины Kelsey можно извлекать золото из хвостов флотации, а при использовании ее в цикле извлечения свинцовых минералов, получили качественный свинцовый концентрат, заменив 3 стадии перечистной флотации. Тестовые испытания отсадочной машины Kelsey показали возможность извлечения Со/Си минералов, удаления кальций содержащих минералов из цинковых руд с целью повышения эффективности последующего выщелачивания и возможности разделения галенита от сфалерита и халькопирита [12].
Установлена возможность использования отсадочной машины Kelsey для доизвлечения золота из хвостов гравитационного цикла на ООО «Соврудник». При крупности питания -0,5+0 мм, плотности пульпы в пределах 35-45%, толщине постели 25 мм получены хвосты с отвальным содержанием золота в одну операцию (0,22 – 0,26 г/т и сконцентрировать свободное золото и сульфиды в тяжелую фракцию, при этом извлечение Аu в концентрат составило 75,64% против среднего извлечения 68–70% во флотационном цикле ЗИФ. Содержание металла в тяжелой фракции (концентрате отсадки) возросло в 4,8–7,9 раз. В результате чего, флотации можно подвергать не 99%, a от 8,25 до 18,26% и таким образом снизить эксплуатационные затраты [13].
Интересны направления обогащения золотосодержащих россыпей с использованием флоккулирующих агентов, достигая укрупнения тонкого золота, или реагентов, изменяющих реологические свойства пульпы, что позволяет извлекать тонкое золото на обогатительном аппарате без предварительной дезинтеграции и классификации.
Реагентная обработка классифицированных золотосодержащих песков в центробежном поле повышает извлечение тонкого золота [14].
Заслуживает внимания процесс биогравитационного обогащения, сущность которого заключается во флокуляции микроорганизмами тонких частиц золота с образованием устойчивых биокомплексов. Разработанный способ экономически эффективен: при биогравитационном обогащении хвостов обогащения Мужниевской ЗИФ получен концентрат с содержанием золота 30,14 г/т при извлечении 50,7%; при средней производительности фабрики 2 тыс. т. руды/сутки прибыль составит 6,2– 10,0 тыс. долл. США [15].
Существует большое разнообразие тонкослойных сепараторов полиминеральных гидровзвесей, на которых можно осуществлять как обезвоживание взвесей, так и их разделение по плотности. В зависимости от их технического уровня разработки, возможно довести уровень извлечения частиц класса -0,1+0,005 мм до 88–93% [16].
Весьма практичным и надежным подходом при переработке золотосодержащих продуктов россыпей и бедных рудных месторождений, которые разбросаны на больших расстояниях, является конструирование и использование мобильномодульных установок. Один из вариантов разработки под торговой маркой Норма-2000 внедрен и используется в производственных условиях в течение нескольких лет. Разработка представляет собой многоцелевую систему, которая самостоятельно перемещается в радиусе 800 км от основной базы, производит переработку сырья в районах с полным отсутствием инфраструктуры. Использование инновационной технологии обогащения золотосодержащего сырья позволяет получать товарный золотосодержащий концентрат [17].
На предварительной стадии обогащения бедных золотокварцевых руд (1,43 г/т) испытана модульная установка для получения черновых гравитационных концентратов непосредственно на месторождениях, которые значительно удалены от фабрики и на которую полученные концентраты транспортируются и перерабатываются. Установлено, что при реализации стадиальной схемы с использованием центробежной отсадочной машины Kelsey J200 CJ, возможно выделение продукта с отвальным содержанием ценного компонента. Наиболее высокие показатели при концентрации золота были получены с использованием центробежного сепаратора Falcon: выход чернового концентрата 5–7%, потери с хвостами 33%. Показано, что экологически безопасная технологическая схема с использованием центробежных сепараторов может составить достойную альтернативу существующим на золотоизвлекательных фабриках технологиям. При установке гравитационного модуля непосредственно на месторождении, тяжелую фракцию можно направлять на ЗИФ для дальнейшей доводки и переработки гидрометаллургическими методами. Применение мобильных установок гравитационного типа позволит не только снизить экологическую нагрузку в местах разработки рудных тел, но и решить проблему дефицита минерально-сырьевой базы работающих ЗИФ за счет вовлечения в переработку бедных по содержанию золотосодержащих руд [18].
Подводя итоги вышеизложенному, следует обратить внимание на следующие моменты: Ввиду больших запасов золота в техногенных месторождениях и учитывая высокую коньюктуру рынка, их переработка как с позиции экономики, так и экологии является весьма актуальной. В настоящее время в целом создана современная научно-техническая база, позволяющая эффективно перерабатывать золотосодержащие россыпи и лежалые хвосты обогатительных фабрик, при этом необходимо использовать усовершенствованные аппараты промывки глинистых материалов, дезинтеграции и классификации. Для эффективного извлечения МТЗ настоящее и будущее принадлежит центробежным сепараторам, которые отличаются высокой производительностью и позволяют получать богатые концентраты при высоком извлечении. Также целесообразно использование современных конструкций винтовых сепараторов, шлюзов, отсадочных машин и концентрационных столов. Для переработки золотосодержащих россыпей и бедных рудных месторождений, разбросанных на больших расстояниях, весьма перспективными являются мобильно-модульные установки, которые в зависимости от технико-экономических обстоятельств могут быть полностью автономными, либо осуществлять предварительное обогащение с получением черновых концентратов с последующей их переработкой на действующих обогатительных фабриках.
1. Серый Р.С. Маркшейдерия и недропользование , 2009, № 6, с. 51–53. 2. Еремеева Н.Г., Матвеев Л.Н. Горн. инф.- анал. бюл., 2010, № 9, с.35–37.
3. Матвеев Л.Н., Еремеева Н.Г. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 28 февр. — 2 марта, 2011: Сборник материалов. Т. 1. М: МИСиС. С. 173–175.
4. Галич В.М. и др. Золото и технол., 2008, №1, с. 16–17.
5. Кармазин В.В., Раджабов М.М. Золото и технол., 2013, №3, с. 70–73.
6. Афанасенко С.М., Лазирили А.Н. Материалы научно-технической конференции. Научные основы и практика переработки руд техногенного сырья, Екатеринбург, 13–17 апр. 2010, с. 272–276.
7. Федотов К.В. и др. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 28 февр. — 2 марта, 2011: Сборник материалов. Т. 1. М.: МИСиС. 2011, с. 193–197.
8. Сенченко А.Е. и др. 8 Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва , 28 февр. — 2 марта 2011: Сборник материалов. Т. 1. М.: МИСиС. 2011, с. 60–64.
9. Мусаев В.В. и др. Золото и технологии, 2012, № 3, с. 44–45.
10. Руднев С.В. и др., Горн. ж., 2011, №10, с. 60–62.
11. Пугачев В.С., Золото и технол., 2010, №2, с. 46–47.
12. Jones T., Foster A. 25 International Mineral Processing Congress, Brisbane, 6–10 Sept., 2010. Australia Inst. Mining and Met., 2010, с. 859–869.
13. Коннова Н.И., Пехова Л.П. Горн. инф.- анал. бюл. 2012, №7, с. 193–196.
14. Рассказов И. Ю. и др. Проблемы освоения техногенного комплекса месторождений золота. Материалы международной конференции, Магадан, 15–17 июля 2010, Магадан: СВКНИИ ДВО РАН. 2010. с. 167–169.
15. Сидякина Г.Г. и др., Актуальные проблемы геологии, прогноза, поисков и оценки месторождений тв. пол. иск.: 2(7) Судакские геолог. чтения: Материалы международной научно-практической конференции. Симферополь-Судак, 27 сент. — 3окт. 2010. Киев, Академ периодика. 2010. с. 194–195.
16. Черкасов В.Г. Горн. инф.- анал. бюл. 2007, № 10, с. 343–349.
17. Близнецкий А.Г., Мязин В.П. 9 Всероссийская научно-практическая конференция «Кулагинские чтения», Чита, 30 ноябр. — 1 дек. 2009, с. 37–38.
18. Алгебраистова Н.К. и др. Горн. инф. анал.-бюл. 2011, № 3, с. 210–215.
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (23)/март 2014 г.
