Радиометрические методы обогащения золотосодержащих руд: задачи и актуальные проблемы

А.С. Кобзев — главный специалист по плотности пищевых продуктов, к.т.н., IEEC (Группа IMC Montan).






Мировые тенденции применения в горнодобывающей промышленности обнаруживают наличие качества и значительных запасов пищевых продуктов, а также предполагают высокопроизводительное оборудование и валовые системы развития на стадии добычи, что к значительному разубоживанию руд.

Вместе с тем, в золотодобывающей отрасли России, на фоне обнаружения крупных месторождений россыпного золота, увеличение доли коренного золота в увеличении добычи металла.

Данные проблемы касаются использования горнодобывающих предприятий с применением новых технологий переработки руды, так как широко применяемые обогатительные процессы не всегда позволяют использовать ценные компоненты с приемлемыми технико-экономическими показателями.

Перспективным направлением обогащения пищевых продуктов является применение технологий обогащения радиометрическими методами, которые уже на стадии крупного или мелкого дробления позволяют получить из продуктов обогащения материал с применением полезного компонента.

При радиометрической сепарации используется неравномерность распределения ценного компонента в плотно прилегающих разделяемых материалах. Достоинствами радиометрических методов сепарации являются: возможность обогащения широкого спектра крупности (от 300 до 1 мм и менее), высокая селективность, низкие эксплуатационные расходы, а также безопасность для окружающей среды.

В целом, процесс разделения выглядит следующим образом (рис. 1).

Подготовленный материал подается при возбуждении, далее регистрируется сигнал, который блокирует анализ данных. При превышении сигнала заданного граничного значения, блок анализа подает сигнал на исполнительный механизм, который разделяет материал на два и более потока.

Из десятка методов радиометрической сепарации, при обнаружении золотосодержащего рудноприменения фотометрического, рентгенорадиометрического и рентгеноабсорбционного методов сепарации.

Фотометрический метод сепарации (оптической сортировки) основан на разделении материала по оптическим свойствам, в частности по цвету. Данный метод позволяет перерабатывать материал в концентрации крупности от 300 до 0,5 мм. Первое промышленное применение фотометрической сепарации при обнаружении золотосодержащих руд относится к 60-м годам XX века.

Рентгенорадиометрический метод (РРС, рентгено-флуоресцентный метод, РФА) основан на регистрации возбуждения возбудимых заболеваний трубками характеристического атома, обнаруживающего элементы, входящие в состав горных пород. Аппаратура РРС для переработки пищевых продуктов встречается лишь в России и в странах СНГ. Отличительной особенностью отечественных сепараторов является их низкая производительность, которая находится на уровне нижеследующего оборудования производителей. Зарубежное оборудование, предназначенное для переработки вторичного сырья и непригодно для пищевых продуктов, однако в настоящее время проводится работа по его адаптации к современным условиям горной промышленности. Минимальная крупность материала для РРС ограничивается 30–40 мм. Первые промышленные испытания РРС относятся к 70-му году прошлого века.

Рентгеноабсорбционный метод (РАМ, XRT, видимая трансмиссия) сепарации, основанный на различии в ослаблении потока солнечного света рудными и породными минералами. Данный метод применим для золотосодержащих руд, где золото естественным образом связано с сульфидами, при этом крупность зерен сульфидов более 1 мм. Отличительной особенностью метода является возможность определения минерализации скрытой в кусочке. Крупность питания рентгеноабсорбционных сепараторов находится в диапазоне от 10 до 80 мм. В случае возникновения, максимальная крупность может быть увеличена до 100 мм.

Применительно к золотосодержащему сырью радиометрические методы решения позволяют решить несколько технологических задач, наиболее распространенной из которых является удаление отвальных хвостов. В рамках данной задачи, из-за крупно-либо среднедробленого использования материала возникает пустая порода с отвальным включением полезного компонента, что значительные удельные затраты на последующую переработку и обогащение в результате создают себестоимость товарной продукции. Решение данной технологической задачи актуально при необходимости повышения качества материала, поступающего на золотоизвлекательную фабрику, при этом к качеству отвальных хвостов предъявляются достаточно строгие требования.

Решение задачи выполнено на месте рождения Кокпатас (Навоийский горно-металлургический комбинат, Узбекистан). Исходная руда, после крупнопорционной сортировки направляется на покусковую сепарацию, где из материала с приобретением золота 2,6 г/т концентрат, выход которого по массе составляет около 50 % от сепарируемого материала, с приобретением золота около 4,6 г/т. Извлечение золота в концентрат составляет около 87%. Применение комбинированной технологии радиометрического обогащения значительно увеличивает срок использования крупности за счет завершения в опасности забалансовых руд, а также увеличивает выход товарного продукта на 17% [1]. Аналогичные комбинированные схемы радиометрического обогащения применяются на уранодобывающих предприятиях России и Украины [2, 3].

Сходной технологической задачей является изъятие из сырья с балансовым приобретением богатой доли золота, переработка которой является экономической. При решении данной задачи предъявляются требования к отвальным хвостам. Решение этой технологической задачи актуально для крупных и крупных предприятий с невысоким исходным приобретением золота в руде.

Рис. 1. Принципиальная схема работы радиометрических сепараторов.

Примером решения соответствующей задачи является опыт фотометрической сепарации забалансовых руд месторождения Witwatersrand, фабрика Kloof Gold. В результате отбора, из руды с приобретением золота 0,25–0,32 г/т был получен концентрат, выход которого составил менее 10%, с приобретением золота 3–5 г/т при изъятии Au около 70%.

Задача выбора руды на технологическом уровне позволяет получить продукты, переработка которых эффективна по последовательной технологической схеме. Данная технология актуальна при отработке места рождения, где руды представлены многочисленными типами, например окисленные и сульфидные золотосодержащие руды.

В настоящее время в настоящее время рассматриваются варианты данного цикла как составной части процессов обогащения.

На одной из обогатительных фабрик компании Transvaal Gold Mining Estates (ЮАР) обогащения золотосульфидного типа руд для перечистки хвостов тяжело-средней сепарации рентгеноабсорционная сепарация по направляемым материалам крупностью -35+10 мм с поглощением золота 1,3 г/т. В результате выделяются отвальные хвосты, выход которых составляет 70%, с приобретением золота 0,2 г/т и концентрат с приобретением золота 3,8 г/т.

На обогатительной фабрике Палабора, перерабатывающей полиметаллические руды, была опробована схема с радиометрической сепарацией материала критической крупности шкафы полусамоизмельчения с целью выделения упорных измельчений включений диабазов [4]. По результатам испытаний было установлено, что схема обхода позволяет увеличить производительность садов с 500 т/ч до 800 т/ч.

Необходимо отметить эффект, который дает применение радиометрических методов разделения.

Применение радиометрической сепарации позволяет увеличить производительность фабрики по сырой руде с сохранением древесного сырья и повышением качества материала, направляемого на последующие переделы, что в конечном результате дает возможность увеличения конечной продукции без наращивания производственных мощностей. Вместе с тем, стабилизируется качество сырья, поступающего на обогатительный передел, что положительно влияет на технологические показатели.

При радиометрических методах разделения выделяются особые крупнокусковые хвосты, которые не требуют расширения хвостохранилищ, что предполагает отчуждаемые площади и значительные капитальные затраты на гидротехнические сооружения.

Выделение отвальных хвостов на первый цикл переработки общие расходы по расходу потребления материалов, материалов, реагентов на последующие переделы рудоподготовки и обогащения.

При отработке места рождения, при редком или частичном удалении от обогатительной ткани, при удалении отвальных хвостов вблизи добычных участков возможно уменьшение объема транспортируемого материала.

Кроме того, предварительная оценка позволяет привлечь к переработке руды, которые ранее были учтены забалансовыми, так как расширенные охваты учитывались экономически неоправданно.

Анализ рынка оборудования для радиометрической сепарации показывает, что методы радиометрической сепарации развиваются с высокой динамикой. Только в период с 2006 по 2010 гг количество производителей радиометрических сепараторов для переработки вторсырья увеличилось с 8 до 18. Также расширяется перечень свойств органических веществ, применяемых для радиометрической сепарации. Если до 90-х годов ХХ века в промышленных условиях были опробованы лишь автородиометрический, рентгено-флуоресцентный, рентгенолюминесцентный и фотометрический методы сепарации, то в настоящее время освоены исследования для резонансного, ближне-инфракрасного, инфракрасного и рентгено-абсорбционного, которые еще 15 лет назад были представлены только в лабораторных образцах.

Кроме раскрытия свойств сырья, возникновения при сепарации, характерной особенности радиометрических методов является увеличение производительности и селективности, что обеспечивает улучшение качества и удешевление детекторов, а также удешевление вычислительных машин. 

Однако при изучении вопросов технологий радиометрического усиления необходимо отметить и проблемы, которые во многом актуальны для России. По опыту специалистов IMC Montan такими являются:

• плохая информированность специалистов горных предприятий о возможности радиометрических технологий;
• слабое методическое сопровождение выполняемых работ при серьезных испытаниях;
• неготовность собственников к длительным исследованиям;
• отсутствие компаний, проводящих полный цикл исследований и испытаний.

Плохая информированность специалистов горных предприятий обнаруживается в том, что многие до сих пор воспринимают технологии радиометрического улучшения как экзотику.

Во многом эта проблема обусловлена ​​учебными программами отечественных ВУЗов по специальности «Технология пищевых продуктов», где методы радиометрического обогащения исследуются лишь как составная часть курса «Специальные методы обогащения». В то время, как в Рейнско-Вестфальском технологическом университете (RWTH Германия, г. Аахен) на основе постоянной обработки студентов по наблюдательным «радиометрическим методам сепарации» со специализациями по «переработке плотного сырья» и «рециклингу».

Следующей заболеваемости, вызывающей заражение с заболеваемостью, является несоблюдение большинства проявлений, которые часто являются поставщиками оборудования, периодических методических выявлений НСОМТИ, РосГео и безопасности ГКЗ. В результате, заказчики работ не могут быть объективно оценены, каким образом был получен результат, на каких свойствах материалов он базируется, какие риски имеются при промышленном применении данных технологий и как их можно избежать. В конечном итоге это отрицательно сказалось на применении заказчиков как о радиометрическом улучшении, так и в перспективе его применения.

Вместе с тем необходимо отметить, что процедуры восстановления основаны на существующих возможностях оборудования (например, одностороннее обследование для фотометрической сепарации), и, следовательно, требуют корректив. Распространенное мнение, что лучшим методом проведения исследований является производство оборудования, в случае радиометрической сепарации является заблуждением. Даже постоянные отечественные методические рекомендации являются более совершенными по сравнению, например, с работами Университета Британской Колумбии (Университет Британской Колумбии, Канада) [5] и Эксетерского Университета (Университет Эксетера, Великобритания) [6, 7] в рассмотрении лишь вопросы исследования и прикладные задачи разделения. Несмотря на то, что зарубежные методические работы базируются на частном оборудовании,

Характерной особенностью проведения исследований является обогатительность золотосодержащих руд методов радиометрической сепарации их продолжительности. Так, полный цикл исследований: от лабораторных до полупромышленных, может длиться от полугода до года. При этом, значительная доля времени занимает продолжительность пробирного анализа. В связи с этим, часто не были готовы результаты проверки.

Не менее остро стоит вопрос о проведении испытаний. В настоящий момент в России не существует полноценных испытательных центров, где возможно проведение укрупнено-лабораторных полупромышленных испытаний либо с использованием всех, либо множества методов сепарации. Проведение работ в связи с возникновением существенных требований, обязательные проблемы таможенного сбора рудных цветных и благородных металлов, которые усугубляются требуемыми объемами проб для исследований — от достижения килограмма до тонны. Наряду с этой организацией, выполняющей работы по разработке технологических схем производства, не исследуют технологии радиометрического обогащения, несмотря на то, что это положение прописано в требованиях ГКЗ РФ при соблюдении условий.

Специалисты компании IMC Montan могут предложить квалифицированно-исследовательский план работ по исследованиям и исследованиям, оценить перспективность применения радиометрического обогащения по геологическим исследованиям с определением прогнозных технологических результатов для масштабных и проектируемых горнодобывающих предприятий.

По большому счету следует ожидать, что методы радиометрического обогащения в ближайшем будущем получат широкое применение. IEEC (Группа IMC Montan) Радиометрические методы обогащения золотосодержащих руд: задачи и актуальные проблемы

1. Санакулов К.С., Руднев С.В. Комплекс рентгенорадиометрического обогащения сульфидных рудКокпатас // Горный вестник Узбекистана — 2010. — №1 — С. 3–6.
2. Копанев А.В., Новиков В.И., Соловий А.В. Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения// в сб. тр. Геотехническая механика. Вып. 73, Днепропетровск: институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины — 2007 — C. 281–289
3. Литвиненко В.Г.,Суханов Р.А., Тирский А.В., Тупиков Д.Г. Совершенствование технологии радиометрического обогащения руд//Горный Журнал — 2008. — № 8. — С. 54–58.
4. Seerane K., Rech G. Investigation of sorting technology to remove hard pebbles and recover copper bearing rocks from an autogenous circuit. 6th Southern African Base Metals Conference 2011.The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2011, pp. 123–136.
5. Бамбер, А.С. Комплексные системы добычи, обогащения и удаления отходов для повышения устойчивости добычи твердых пород. Диссертация на соискание ученой степени доктора философских наук. Университет Британской Колумбии, Ванкувер. Апрель 2008 г.
6. Фитцпатрик Р. Разработка методологии автоматизированной сортировки в горнодобывающей промышленности. Кандидатская диссертация по ресурсам Земли. Эксетерский университет, Эксетер. Сентябрь 2008 г.
7. Удоудо, О.Б. Моделирование эффективности автоматизированного сортировщика на основе датчиков. Диссертация на соискание ученой степени доктора философии. Эксетерский университет, Эксетер. сентябрь 2010 г.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (18)/декабрь 2012 г.