Шлюзы Конструкции Смирнова (КС) — эффективный инструмент борьбы с потерями при добыче россыпного золота

А.А. Доценко — генеральный директор ООО «Золото и технологии».




Введение

Еще несколько десятилетий назад недропользователи разрабатывали богатые россыпные месторождения с содержанием золота в десятки граммов на кубический метр. Однако, всем известно, что к настоящему времени такие залежи практически исчерпаны. Сегодня большая часть доступных для добычи россыпей содержит всего 0,1–2 г/м³, что делает традиционные методы менее рентабельными и требует внедрения более совершенных технологий обогащения, способных минимизировать потери драгоценного металла.

Основными причинами потерь при россыпной добыче золота являются:

• недостаточная эффективность традиционных шлюзов мелкого наполнения;
• плохая задержка тонкодисперсного золота из-за высокой скорости потока воды;
• слабая эффективность отсадочных и гравитационных методов при переработке техногенных песков;
• морфология частиц золота: тонкие пластинки и микроскопические фракции уходят в хвосты.

Перед современными золотодобывающими предприятиями стоит задача снижения потерь золота и повышения эффективности его извлечения. В этом контексте особый интерес представляет гравитационно-отсадочная технология, реализованная в шлюзах конструкции Смирнова (КС-1), которая позволяет значительно улучшить показатели извлечения даже самых мелких фракций драгоценного металла.

Этот тип обогатительного оборудования значительно повышает коэффициент извлечения мелкого золота благодаря оригинальной конструкции шлюза и оптимизированному процессу разделения материалов по удельному весу.

Рис. 1. Схема обогатительного шлюза КС-1 

В отличие от классических шлюзов глубокого или мелкого наполнения, КС-1 объединяет несколько стадий очистки, что позволяет минимизировать потери золота и исключает накопление техногенных хвостов с высоким содержанием драгоценного металла.

• Технология обогащения на шлюзах КС-1 — гравитационно-отсадочная.
• На некоторых моделях устанавливается самородкоулавливатель (шлюз глубокого наполнения).
• Происходит классификация материала по крупности, отсадка материала по удельному весу и морфологическому составу.
• Данный тип оборудования никакого отношения к понятию классические шлюзы не имеет.

История создания

История создания шлюзов конструкции Смирнова (КС-1) началась в начале 2000-х годов, когда стало очевидно, что традиционные промывочные приборы не справляются с извлечением мелкого и тонкодисперсного золота. В тот период потери драгоценного металла при промывке песков достигали 40–50 %, особенно при переработке техногенных отвалов, что значительно снижало рентабельность золотодобычи и требовало поиска новых решений.

В поисках эффективного решения Валентин Анатольевич Смирнов разработал и запатентовал новую конструкцию шлюза, основанную на сочетании гравитационного и отсадочного методов обогащения. Первые опытные образцы КС-1 были испытаны в 2001 г. на россыпных месторождениях Амурской области и Якутии, где сразу продемонстрировали высокую эффективность.

Благодаря инновационной системе классификации и извлечения золота, шлюз позволил объединить промывку целиковых россыпей и переработку хвостов обогащения в едином технологическом процессе. В результате его использования при разработке традиционных типов сырья не образуется техногенная россыпь с высоким содержанием золота и платины, что делает переработку более полной и экономически выгодной.

С 2001 по 2005 гг. было произведено около 10 промышленных шлюзов КС-1, которые успешно зарекомендовали себя в работе на различных старательских артелях. В последующие годы конструкция шлюза постоянно совершенствовалась, адаптируясь к меняющимся условиям золотодобычи. Благодаря высокой эффективности и надежности КС-1 стал отраслевым стандартом переработке бедных россыпей и техногенных хвостов, позволив значительно снизить потери золота до минимальных значений и повысить рентабельность добычи.

Технологические особенности шлюза КС-1

Обогатительный шлюз КС-1 представляет собой модульную конструкцию, изготавливаемую из стального проката.

Параметры	Классы крупности, мм
	-5+3	-3+1	-1,0+0,5	-0,5+0,25	-0,25+0,1	-0,1+0,05	-0,05+0,04
Извлечение, %	99,9	99,9	99,7	97,5	88,5	79,4	65,6

Табл. 1. Нормативные коэффициенты извлечения промывочным прибором КС-1

В основе конструкции обогатительного шлюза КС-1 (рис. 1) лежит оригинальная система обогащения, состоящая из двух стадий:

• Первая — обогащение на шлюзах глубокого наполнения, где улавливается в основном крупное золото;
• Вторая — обогащение на секциях грохотов-классификаторов, где обогащается фракция крупностью менее 5 мм и улавливается основное золото, а также мелкое, «плавучее», «пылевидное».

Производительность обогатительных шлюзов серии КС варьируется в широком диапазоне. В зависимости от конфигурации и условий эксплуатации, они могут перерабатывать от 50 до 200 м³ горной массы в час и выше (рис. 2)

Подача горной массы на шлюзы КС может осуществляться с использованием различных типов оборудования, что делает их универсальными для различных условий добычи. В качестве источников подачи могут применяться грохоты, скруббер-бутары, гидроэлеваторы, размывочные столы (вашгерды) с гидромониторами, дерокеры и другие системы. Такая гибкость позволяет интегрировать шлюзы КС-1 в существующие технологические схемы без необходимости значительных изменений инфраструктуры промывочного узла.

Классы крупности золота, мм	Выход золота при съемке 26.06.2004 г., г		Выход золота при съемке 08.07.2004 г., г
	п/п ПГШ	Шлюз КС-1	п/п ППГ	Шлюз КС-1
+2	63	1	2	-
-2+1	75	2	1	1
-1+0,5	164	11	9	2
-0,5+0,25	221	57	33	7
-0,25+0,125	68	35	23	6
-0,125	7	8	9	2
Всего:	598	114	77	18

Табл. 2. Ситовой состав золота, снятого с промывочных приборов ПГШ, ППГ и шлюзов КС-1

Рекомендуемая максимальная крупность горной массы, подаваемой на шлюз КС-1, составляет до 50 мм. Это обеспечивает оптимальные условия для гравитационно-отсадочного обогащения, снижает риск засорения шлюзовых секций и способствует максимально эффективному извлечению мелкого и тонкодисперсного золота. При необходимости предварительная классификация материала может осуществляться с помощью грохотов или скруббер-бутар.

Тип насосного оборудования — АНД-12 НДС (или аналоги).

Шлюзы КС-1 могут быть изготовлены в двух вариантах: с эстакадой на полозьях или без нее. Конструкция с эстакадой на полозьях обеспечивает удобство транспортировки и мобильность оборудования, что особенно важно при работе на сезонных или удаленных месторождениях.

Благодаря усиленной раме и продуманной конструкции, шлюзы КС-1 могут перемещаться не только транспортными средствами, но и тракторными тягачами при перестановке промывочных приборов, что значительно упрощает их эксплуатацию в полевых условиях.

Продолжительность съемки концентрата с шлюза КС-1 составляет 20–30 мин., при этом общий объем полученного концентрата достигает 1 м³. После съема концентрат направляется на дополнительную доводку с использованием специализированного оборудования шлихообогатительной фабрики (ШОФ).

Рис. 2. Шлюз КС-1 производительностью до 50 м3/ч. Ширина шлюза — 1 м.

Принцип работы шлюза КС-1 основан на использовании двух потоков движения пульпы: верхнего и нижнего. Фракции размером менее 5 мм, двигаясь под действием собственного веса, попадают под круглый классификатор в подгрохотное пространство. Скорость нижнего потока регулируется специальными технологическими барьерами, что позволяет уменьшить его скорость. В результате, благодаря давлению верхнего потока и замедлению нижнего, даже мельчайшее золото вдавливается в «рабочую постель» из мелкой тяжелой фракции (рис. 3).

Гарантийный срок работы обогатительного шлюза КС-1 составляет 5 лет, при этом трафареты-грохоты подлежат замене после промывки 250–300 тыс. м³ горной массы; замена трафаретов-грохотов производится в течение одной смены.

Шлюзы серии КС могут эффективно использоваться:

• как дополнительный обогатительный аппарат для извлечения золота из хвостов промывки песков шлюзовыми одностадиальными (ПГШ, ППГ и др.) и двухстадиальными (МПД, ПКС, ПГБ и др.) промывочными приборами. В этом случае шлюз КС-1 может использоваться без первой секции глубокого наполнения;
• в качестве основного промывочного прибора. В этом случае оснащение шлюза головной секцией глубокого наполнения обязательно.

Использование шлюзов КС обеспечивает ряд важных преимуществ:

• высокий процент извлечения золота;
• совмещение двух процессов — промывка целиковых россыпей и переработка техногенных отвалов в одном цикле;
• экономическая эффективность — окупаемость оборудования менее чем за месяц благодаря минимизации потерь;
• гибкость применения — возможность использования как основного промывочного прибора или в качестве дополнительного шлюза для хвостов;
• компактность и мобильность — конструкция позволяет перемещение с помощью тракторов и спецтехники, а также легкий монтаж и демонтаж;
• быстрая съемка концентрата — съемка со шлюза занимает не более 30 мин.

Опыт внедрения и промышленные испытания

Шлюзы КС-1 успешно работают на золотодобывающих предприятиях Амурской области, Республики САХА (Якутия), на острове Большевик, в Красноярском крае и других регионах РФ.

Первый промышленный образец шлюза КС-1 был испытан в 2001 г. в старательской артели «Лес-Индастри» (Амурская область) и продемонстрировал высокую эффективность: при промывке 11 тыс. м³ техногенных песков эфельного отвала, которые содержали золото, не извлеченное обычными промывочными приборами, с шлюза КС-1 удалось получить около 4 700 г золота.

Наибольший интерес представляют результаты использования шлюзов КС-1 в старательской артели «Пламя» (Республика Саха (Якутия). В 2004 г. в указанной артели находились в работе 2 обогатительных шлюза КС-1, один из которых был пристыкован к концу шлюза промывочного прибора ПГШ-50, а другой — к концу шлюза промывочного прибора ППГ-25. Фактически шлюзами КС-1 обогащались хвосты промывки приборов ПГШ и ППГ.

Классы крупности золота, мм	Выход фракции, %
-2+0,8	8
-0,8+0,25	44
-0,25+0,16	27
-0,16	21

Табл. 3. Ситовой анализ золота в горной массе эфельного отвала на месторождении Бахмут

С целью определения характеристик снимаемого золота был выполнен раздельный ситовой анализ по одной из съемок, результаты которого представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы, применение шлюза КС-1 позволило увеличить извлечение золота более чем на 20 %.

Высокие показатели использования шлюза КС-1 получены на предприятии ООО «Артель старателей «Новые технологии» в Амурской области на месторождении Бахмут. Там в период с 29 мая по 10 октября 2005 г. шлюз КС-1 обогащал слив промывочного прибора ППГ-25, промывавшего эфельный отвал от предыдущих работ.

В течение 134 суток установкой ППГ-25 + шлюз КС-1 было промыто 46,9 тыс. м3 горной массы и получено 10 186 г золота, в том числе с прибора ППГ-25 снято 6 107 г и с шлюза КС-1 снято 4 079 г. Фактически шлюзом КС-1 получено дополнительно к металлу, снятому с ППГ-25, 60,7 % золота.

Такие высокие показатели связаны с преобладанием в обогащаемой горной массе мелкого и тонкого золота (табл. 3).

При указанной ситовой характеристике золота нормативные технологические потери его, рассчитанные на основании «Практического руководства по эксплуатации промывочных установок…» (Магадан, 1990 г.), т.е. при обогащении на обычных шлюзах глубокого наполнения, составляют величины, представленные в таблице 4.

Рис. 3. Сброс в хвостохранилище

Как видно из таблицы 4, нормативные потери золота при обогащении горной массы на обычных шлюзах глубокого наполнения превышают 45,4 %, что свидетельствует о значительных потерях драгоценного металла. Именно поэтому шлюз КС-1, разработанный специально для повышения извлечения мелкого и тонкодисперсного золота, демонстрирует столь высокую эффективность, значительно снижая потери и повышая рентабельность добычи.

Результаты испытаний показали, что эффективность применения шлюза КС-1 возрастает при увеличении содержания мелких фракций золота в песках или в хвостах (сливах) серийных промывочных приборов. Благодаря уникальной системе гравитационно-отсадочного обогащения, шлюз КС-1 способен извлекать даже ультра-тонкие частицы золота, которые традиционные технологии теряют.

Классы крупности золота, мм	Выход фракции, %	Коэффициент извлечения	Извлечение фракции, %	Потери фракции, %
-2+8	8,0	0,94	7,52	0,48
-0,8+0,25	44,0	0,71	31,24	12,76
-0,25+0,16	27,0	0,40	10,8	16,2
-0,16	21,0	0,24	5,04	15,96
ИТОГО:	100	—	54,6	45,4

Табл. 4. Расчетные показатели извлечения и потерь золота на промывочном приборе ППГ-25

В целом, как подтвердили проведенные исследования, окупаемость шлюза КС-1 составляет менее одного месяца, что делает его экономически выгодным решением для золотодобывающих предприятий, стремящихся снизить потери и повысить эффективность обогащения.

Компания «Алдан Голд» изначально приобрела один шлюз КС-1 для испытаний, а после успешных результатов установила это оборудование на всех своих промприборах, полностью интег- воих промприборах, рировав его в технологическую схему переработки.

Валентин Анатольевич Смирнов активно сотрудничал с редакцией нашего журнала «Золото и технологии», принимая участие в обсуждениях и разработке усовершенствованных конструкций шлюзов. Мы совместно работали над модернизацией оборудования, неоднократно проводили испытания и внедрения новых технических решений в полевых условиях.

В 2020 г. на техногенном месторождении руч. Кюсентей (ООО «Куларзолото») был внедрен и испытан шлюз с модернизированным подгрохотным пространством, что позволило повысить эффективность извлечения мелкого и тонкодисперсного золота. Эти испытания подтвердили, что новые технологические решения дают значительный прирост по извлечению металла, особенно при работе с техногенными отвалами.

Отличие шлюзов КС-1 после модернизации:

1. Модифицировано подгрохотное пространство — изменено количество и расположение пластин (ограничителей нижнего потока). Эти изменения позволили создать улучшенные зоны турбулентности, что способствовало более эффективному осаждению мелких частиц золота и, как следствие, значительно увеличило коэффициенты его извлечения.

2. Внесены доработки в конструкцию колосниковых грохотов, которые существенно снизили потери золота в случаях подачи на шлюз воды без песков. (Одним из нюансов правильной работы шлюза КС-1 является равномерная подача песков и недопущение подачи чистой воды без песков. Т.к. значительная часть золота оседает не только в ковриках, но и в рабочей постели из минерального сырья в подгрохотном пространстве. В модернизированной модели шлюза эта проблема решена).

При работе со шлюзами серии КС необходимо учитывать, что в концентрате содержится значительное количество мелкого золота. Важное технологическое требование — не допускать доводку концентрата на ковриках. Вместо этого весь концентрат должен сниматься со шлюза и направляться на шлихо-обогатительную фабрику (ШОФ) для дальнейшей переработки. Для сокращения объема концентрата в процессе доводки рекомендуется использовать центробежные концентраторы серии КПВ, которые эффективно извлекают мелкое золото.

Заключение

Шлюзы конструкции Смирнова представляют собой инновационное технологическое решение, направленное на значительное повышение эффективности россыпной золотодобычи. Их применение на различных месторождениях показало высокую способность снижать потери драгоценного металла, особенно при переработке бедных россыпей и техногенных хвостов. Шлюз КС-1 зарекомендовал себя как одно из наиболее перспективных решений для золотодобывающих компаний, позволяя не только минимизировать потери, но и повышать рентабельность добычи даже при низких содержаниях золота.

Для заказа шлюзов обращайтесь по телефону +7 909 913-75-07 или на почту dotsenko@zolteh.ru. Мы подберем для вас оптимальное решение, которое поможет сократить потери и повысить эффективность вашего предприятия!

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (66)/декабрь 2024 г.