Разведка месторождений драгметаллов и алмазов теперь в несколько раз быстрее и достовернее
При проведении геологоразведочных работ определяющим фактором является достоверность оценки критерия «сколько», т.е. какое количество полезного компонента в граммах, в каратах или в процентах находится в данном месторождении, а также «как скоро», т.е. насколько быстро могут быть получены достоверные параметры месторождения для определения его конъюнктуры и для принятия решения о начале инвестирования.
Рис. 1. Установка для извлечения алмазов из геологических проб.
Известно, что достоверность критерия «сколько» оценивается коэффициентом, рассчитываемым как отношение фактического значения параметра месторождения (среднего содержания или запаса) к его значению по данным разведки. По определению некоторых институтов в России, в частности Иргиредмета значение этого коэффициента колеблется от 0,5 до 2. Состояние, когда данные разведки завышены против фактических, иногда в полтора или два раза, называется «неподтвержденные запасы». Сам по себе термин «неподтвержденные запасы» выглядит достаточно безобидно. Однако в реальности это в лучшем случае снижение прибыли, в худшем — банкротство предприятия, потерянные инвестиции, изломанные судьбы людей. Но самое неприятное, что это состояние зачастую возникает, когда предприятие уже работает, вложены деньги в карьер, фабрику, инфраструктуру, подключены местные органы власти и надзора.
Считается, что избежать состояния «неподтвержденные запасы» нельзя, т.к. вероятность его возникновения определяется многими факторами как объективного (параметры месторождения, возможности технологии и т.д.), так и субъективного характера (грамотность и добросовестность геологической службы, прогрессивность инвестора и т.д.). Некоторые авторы считают, что для уменьшения риска крупного экономического ущерба необходимо минимизировать капиталовложения. Однако, на наш взгляд, реализация данного совета способна лишь усилить состояние неопределенности и чревата затягиванием срока ввода месторождения в эксплуатацию.
Мы же предлагаем за счет применения нового технико-технологического инструмента при обработке керновых проб и проб горных выработок отказаться от самого понятия «неподтвержденные запасы», при этом снизить срок оценки месторождения в 3–4 раза. Если не очень верится — читайте дальше внимательно.
Рис. 2. Традиционная технологическая схема обработки керновой пробы.
Этим технико-технологическим инструментом является комплекс малогабаритного оборудования, где в качестве главного компонента выступает устройство избирательного измельчения — планетарная мельница. Метод избирательного измельчения керновых проб позволяет отказаться от предварительного дробления в традиционных дробилках, извлечь крупное и среднее золото из всего объема пробы (интервала), не привлекая традиционные методы обогащения, и только мелкий класс крупности, например -0,1 мм, подвергнуть квартованию для передачи на пробирный или другой анализ.
В работе [1], на мой взгляд, полноценно раскрыты основные погрешности при разведке месторождений, содержащих золото. Приведу лишь одну цитату, которая ярко показывает возникающие погрешности при пробоподготовке, в частности с использованием этапа дробления: «…погрешность этой стадии пробоподготовки имеет случайный характер и асимметричное распределение. Это выражается в том, что в 19 из 20 проб содержание занижается, а в 1 из 20 проб многократно завышается. Иногда эта погрешность может быть больше других и существенно влиять на достоверность разведки». Вот цена нашему решению — исключить из пробоподготовки этап дробления. Несомненно, решение витало в воздухе, однако, не было инструмента, в данном случае планетарной мельницы, чтобы это решение стало реальностью.
В этой же работе [1] с целью исключения погрешности на второй стадии пробоподготовки, а именно при истирании отквартованной части дробленной пробы (обычно 500 г) предлагается применить такой тип истирателя, который бы превратил имеющее в этой навеске золото в «несколько сотен золотин размером 0,1мм и мельче». Логика автора понятна и теоретически справедлива. Теоретически, потому что пока не существует такого истирателя.
Рис. 3. Технологическая схема обработки керновой пробы без предварительного дробления и ее аппаратурное оформление.
В работе [2] тот же автор пишет: «замена стандартной схемы (вариант 1: дробление-измельчение — сокращение — истирание — сокращение — анализ» на более подходящую для геологических условий Наталкинского месторождения (вариант 3: выделение из сокращенного материала гравитационного концентрата — анализ, также анализ хвостов) позволила получить дополнительно 200 тонн прироста запасов». Ярко, убедительно и очевидно. Возникает только один вопрос: а каков прирост запасов был бы, если бы не было сокращения пробы перед гравитационным обогащением? Думаю, что больше. Автор сетует, что «основательные исследования проблемы за последние 20 лет не проводились», тогда как наши доклады в 92–98 годах, публикации [3] (2004 г) и [4] (2006 г) говорят об обратном. Другое дело, что горно-геологические службы, чиновники от геологии, инвесторы, которые крутятся в этой отрасли, видели в предлагаемых решениях только хлопоты. Дошло до того, что пришедший в гости геолог рассказал нам методику гравитационного извлечения золота из отквартованной пробы и поведал, что эта методика предлагается одним из ведущих геологических институтов к выпуску в виде методических указаний, вероятно, с согласованием в ГКЗ. Тогда и мы рассказали о нашей методике, показали результаты, публикации — у нашего гостя состояние было близкое к шоку. Мы хорошо помним, что после доклада, на одной из конференций по золоту к нам подходили геологи и поздравляли с замечательным и актуальным (1994-й год) докладом: «мы, говорили они, знаем, что есть крупное золото (речь шла об их разведуемом месторождении», но доказать не можем».
Для примера остановимся на концепции технологии для извлечения алмазов и золота, хотя она может с успехом применяться и для других полезных компонентов.
Извлечение алмазов
Известно, что наиболее значимый отличительный признак алмаза от сопутствующих минералов и породы — его микротвердость. По этому признаку алмаз отличается от вмещающей породы (породообразующий минерал серпентин) в 200–250 раз, а от своего спутника пиропа — в 70 раз. Используя этот разделительный признак, мы разработали истирающую технологию обогащения, рисунок 1, включающую планетарную мельницу, ситовой анализатор и переносной рентгенолюминесцентный сепаратор. В целом, данная технология может обеспечить обработку керновых проб в объеме от 200 до 2000 кг/час. Истирание таких проб в планетарной мельнице в сухом или мокром режиме обеспечивает их сокращение в 300– 1000 раз по крупности 1 мм. В мельнице предусмотрена легкая и быстрая зачистка или смена барабанов, что обеспечивает гарантированную чистоту проб. Последующая, практически поштучная подача остатка материала крупностью 1 мм и массой 200÷500 г на рентгенолюминесцентный сепаратор обеспечивает полное извлечение даже слаболюминесцирующих алмазов. Это гарантировано тем, что после истирания в пробе практически не остается люминесцирующих зерен (прежде всего карбонатов), что позволяет работать сепаратору на повышенных параметрах рентгеновского излучения. Используемый здесь рентгенолюминесцентный сепаратор «ПРОБА-2» весит не более 18 кг, а его габариты составляют LxBxH=0,52х0,13х0,64 м. Сепаратор работает без воды и сжатого воздуха, может работать от источника напряжения 220 или 24 V, а также обрабатывать материал крупностью от 5 до 0,2 мм с производительностью от 0,2 до 100 кг/час.
Извлечение золота
Используя хорошо известное свойство золота — ковкость и пластичность, первоначально мы разработали технологию доводки золотосодержащих концентратов с использованием планетарной мельницы. Например, после избирательного измельчения концентратов гравитационной технологии с содержанием золота от 100 до 600г/т были получены следующие показатели: содержание золота в классе -500+100 мкм составило 92%, в классе -100+75 мкм — 70% и в классе -75+44 мкм — 1,5%. В последующем дополнительное измельчение класса -75+44 мкм позволило легко обеспечить концентрацию до 30%.
Успешное решение проблемы доводки концентратов по технологии избирательного измельчения натолкнуло нас на идею обогащения тем же методом, но уже исходного материала. Впервые нам удалось получить реальные результаты в 1993-м году на богатой керновой пробе одного из месторождений в Бурятии. По крайней мере, после избирательного измельчения пробы массой 10 кг в классе +0,5мм было обнаружено до десятка золотин. В последующем работы по селективному измельчению золотосодержащих геологических проб, в частности кернов, были продолжены и лишь в настоящее время, технология начинает быть востребована к практическому использованию.
Рис. 4. Барабан планетарной мельницы с загрузкой и с измельченным в течение одной минуты материалом.
Предварительно хотелось бы рассказать уважаемым читателям, почему мы взялись за разработку новой технологии переработки кернов. На рисунке 2 показана технологическая схема подготовки керновой пробы для последующего анализа с целью определения содержания золота. Эта технология с успехом применялась и применяется как в России, так и в других странах, в частности в Бразилии. Чем она нас не устраивает? Прежде всего — количеством оборудования, задействованным в технологии. Хорошо известно — чем больше оборудования, тем больше вероятность «заражения» пустых проб золотом, оставшимся от предыдущей золотосодержащей пробы. Двойное квартование проб после дробления и после измельчения оставляет мало шансов крупным золотинам (+0,1 мм) попасть в конечный продукт, который непосредственно отправляется на анализ. А если такое случается, то проба показывает аномальное содержание или, как говорят в России, ураганное содержание золота, и по правилам этот результат должен исключаться из подсчета запасов. Кроме того, показанная технология обеспечивает довольно низкую производительность, что не может устраивать инвестора. Например, если геологическая разведка проводится на крупном месторождении, размеры которого составляют 2000х2000 м, то при стандартной буровой сетке 20х20 м и глубине бурения 200 м, количество проб для подготовки к анализу составит 4 000 000 (четыре миллиона) единиц. Наши наблюдения, проведенные с видеофиксацией в одной известной западной копании, показали, что среднее время отработки одной пробы составляет 25 минут в расчете на одного оператора. Нетрудно подсчитать, что данные, по которым инвестор будет принимать решение, поступят ему через 1,4 миллиона часов или через 216 лет. Конечно, так не бывает, поскольку операторов нанимают столько сколько нужно для выполнения работы, при этом разряжают сетку бурения, делают ее 40х40 м или больше. При этом количество проб на квадратный километр, конечно, снижается, но снижается и достоверность оценки месторождения.
Давайте теперь посмотрим на рисунок 3.
Как видно, на представленной технологической схеме отсутствует дробление в традиционных дробилках, что сразу же исключает «заражение» и исключает довольно трудоемкий процесс, который включает в себя дробление, зачистку оборудования и квартование. Исходный керн диаметром 60–70 мм непосредственно загружается в барабаны (4 шт.) планетарной мельницы. Как правило, метровый интервал керна массой 12 кг размещается в четырех барабанах весь. В эти же барабаны помещаются и ролики — по одному ролику в каждый барабан, рисунок 4.
Иногда с целью интенсификации процесса дробления-измельчения добавляют кольца, а ролики помещают внутрь колец, диаметр которых больше чем диаметр ролика. Подбором размеров ролика и кольца, их масс добиваются максимальной эффективности процесса. Например, при обработке керновых проб из кварцита, процесс дробления-измельчения занимает не более двух минут. Получение порошка крупностью -100 мкм на менее прочном материале происходит за одну минуту или даже за тридцать секунд. За счет этого производительность повышается по сравнению с самой прогрессивной технологией в четыре раза. Далее измельченный продукт (весь) поступает на вибросито, где в классе +100 мкм мы видим золотины, а содержание золота достигает величины 92–96%. Это как раз то золото, которое по традиционной технологии не попадает в конечный продукт. Это то золото, которое дает достоверный и существенный прирост запасов. Кроме того, по этому золоту можно быстро оценить месторождение, поскольку опытный геолог может довольно точно определить содержание золота в пробе.
Прошедший через сито материал крупностью -100 мкм совершенно обоснованно поступает на квартование и далее отобранная проба направляется на анализ. Следует заметить, что измельчение и классификацию можно выполнять и по 40 мкм, и по 20 мкм, а можно и по 5 мкм. Все будет определяться технологической необходимостью.
Таким образом, новая технология позволяет значительно (в четыре раза) увеличить скорость подготовки керновых проб к анализу, выделить крупное золото из всей пробы и тем самым повысить не только ее представительность и достоверность анализа, но и провести экспресс оценку месторождения, до минимума снизить риск «заражения». Такая технология позволяет отработать от 4 до 8 проб в час или от 28 тыс. до 56 тыс. проб в год. Еще раз уточним — проба это один метровый интервал керна, его масса составляет в среднем 10–12 кг. Но даже при такой высокой производительности установки с планетарной мельницей на переработку выше указанного количества проб (4 млн в год) потребуется 70 установок. Как быть? Наша компания знает ответ на этот вопрос. На базе такой же мельницы нами разработан полуавтоматический комплекс рис.5, который позволяет переработать 40 проб в час или 280 тыс. проб в год. В этом случае для переработки наших четырех миллионов проб потребуется уже 15 установок. Конечно, это тоже много, но все же, речь идет об одном годе работ. Если иметь в виду двухгодичное исследование месторождения, то установок необходимо будет всего 8 единиц, по крайней мере, появляется много вариантов для того, чтобы с высокой достоверностью и в разумные сроки разведать месторождение золота.
Минифабрика для крупнообъемного опробования
На рисунке 6 показана технологическая схема, включающая первичное дробление-измельчение в мельнице самоизмельчения, последующее измельчение в планетарной мельнице, рассев по классам крупности и доводка концентрата также в планетарной мельнице.
Технические данные минифабрики:
Крупность исходной руды — до 300 мм.
Производительность 0,7 — 1,2 т/час
Установленная мощность — 21 кВт
Масса оборудования — 9,8 т
Фабрика предназначена для крупнообъемного опробования месторождений с крупным, средним и мелким золотом.
Определение содержания в руде производится после ее измельчения в планетарной мельнице. Золото при этом высвобождается и за счет расплющивания золотин укрупняется. Измельченный материал просеивается по классу 0,1 мм. На сите остается богатый концентрат, содержащий 80–100% свободного золота, в подрешетном материале остается мелкое золото.
Содержание крупного свободного золота определяется по его весу в надрешетной фракции. Содержание мелкого золота (во фракции -0,1 мм) определяется пробирным методом. Сумма содержаний свободного крупного и мелкого золота дает общее содержание золота в руде.
Рис. 5. Полуавтоматический комплекс переработки керновых проб.
В основу конструкции геологоразведочной минифабрики принята работающая в ТТД опытная установка по полупромышленным испытаниям руд. Основное отличие геологоразведочной фабрики от существующих заключается в легкой транспортировке в любое труднодоступное место, механической надежности, быстром (в течение 2–3-х дней) монтаже на месте эксплуатации, высоком извлечении золота и быстрой оценке содержания по золоту крупностью +0,1 мм. Фабрика может работать в сухом и мокром вариантах. При работе в сухом режиме в схеме взамен насосов появляются воздушный классификатор, фильтр и вентилятор.
Рис. 6. Принципиальная схема МИНИЗИФ: 1 — бункер; 2 — питатель; 3 — мельница самоизмельчения; 4 — песковый насос; 5 — блок гидроциклонов; 6 — планетарная мельница; 7 — вибросито; 8 — песковый насос; 9 — пробоотборник; 10 — планетарная мельница для доизмельчения концентрата; 11 — лабораторные сита.
Выводы
1. Планетарные мельницы являются высокоэффективным обогатительным аппаратом при обогащении золото- и алмазосодержащих руд и концентратов.
2. Планетарные мельницы эффективно истирают вмещающие породы и обеспечивают высокую сохранность золота и алмазов.
3. Планетарные мельницы в сочетании с центробежными обогатительными аппаратами (Нельсон, Фалкон, центробежная отсадочная машина) могут показать более высокую эффективность при переработке сложных по составу руд.
1. Кавчик Б.К. «Почему не подтверждаются запасы». Бюллетень «Золотодобыча», № 86, 2006.
2. Кавчик Б.К. «Схемы пробоподготовки при пробирном анализе на золото». Бюллетень «Золотодобыча», № 119, 2008.
3. Кочнев В.Г. «Новая технология получения экспресс-данных при поиске и разведке драгоценных металлов и алмазов» Научно-технический журнал «Минеральные ресурсы России, экономика и управление», № 2, 2004.
4. Кочнев В.Г. «Мельницы для тонкого и сверхтонкого помола». Бюллетень «Золотодобыча», № 88, 2006.
ЗАО «Техника и Технология Дезинтеграции»
195220, Россия, Санкт-Петербург, а/я 43,
Тел./факс:+7(812) 535-8882; 535-2920
E-mail: ttd@mail.wplus.net
www.ttd.spb.ru
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (21)/сентябрь 2013 г.
