Применение физико-химических методов при доводке концентратов драг и промывочных приборов*

ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ДОВОДКЕ КОНЦЕНТРАТОВ ДРАГ И ПРОМЫВОЧНЫХ ПРИБОРОВ*

Состояние промышленности, экономическое развитие России, ее стратегическая безопасность во многом зависят от удовлетворения потребности в минеральном сырье. С середины 20 века объемы добычи многих видов минерального сырья возросли на порядок, только за 1980-2000 гг. в сравнении с предыдущим двадцатилетием объемы добычи минеральных ресурсов увеличилось в 1,2-2 раза, что вызвало резкое увеличение темпов их истощения [1]. Этот вывод в полной мере относится и к оценке ресурсов месторождений цветных и благородных металлов, особенно россыпных.

Наиболее богатые и крупнообьёмные малоглубинные россыпи отработаны и переведены в категорию техногенных. Промышленный интерес представляют некоторые природные малоглубинные россыпи с относительно высокими содержаниями золота, но с незначительными запасами и нередко расположенные в труднодоступных районах. Значительные ресурсы золота находятся в техногенных россыпях, однако в большинстве случаях золото в них мелкое и тонкое, требующее применения специальных методов обогащения и извлечения.

В связи с этим, объектами детального изучения и активного вовлечения в эксплуатацию должны стать техногенные минерально-сырьевые ресурсы.

Проблемам полноты и комплексности извлечения ценных компонентов из техногенных россыпей и хвостов ШОУ, хвосто-хранилищ обогатительных фабрик уделяется недостаточное внимание.

* Работа выполнена под руководством д.т.н. Литвинцева В.С., участвовали: По-номарчук Г.П., Подшивалов В.С., Банщикова Т.С., Шокина Л.Н., Ятлукова Н.Г.

Крупнообъемное опробование на россыпях Хабаровского края с учетом ширины и протяженности месторождений, мощности песков и среднего содержания золота в природных россыпях показало, что потери металла составляют от 3 до 29 % в зависимости от типа отвалов: в эфельных отвалах содержание золота колеблется от 0,15

341

до 0,5 г/м3, в галечных отвалах - от 0,06 до 0,28 г/м3, в породах вскрыши - от 0,01 до 1,5 г/м3.

Исследования ИГД ДВО РАН месторождения р. Нагима показывают, что в техногенных отвалах доля золота фракций менее 0,1 мм составляет 30,9 %, тогда как по данным геологоразведки - 7,8 % [2].

Значительную часть природного золота образуют трудно извлекаемые тонкодисперсные частицы в рассеянном состоянии. По крупности этих частиц различают: мелкокристаллическое золото с нижним пределом 100мкм, микроскопическое - от 100 до 0,1 мкм и субмикроскопическое. При оценке месторождений россыпного золота эти фракции, как правило, не учитываются, что существенно снижает ценность россыпи, поэтому запасы мелкого золота в месторождениях обычно занижены.

На первом этапе выполнены исследования по увеличению извлечения золота мелких и тонких фракций из концентратов драг и промывочных приборов на основе применения физико-химических методов обработки золотосодержащих концентратов.

Работа выполнена в ИГД ДВО РАН (в лаборатории проблем освоения россыпных месторождений совместно с лабораторией процессов извлечения полезных ископаемых из руд и россыпей) и в ХГТУ.

В связи с отработкой богатых россыпных месторождений и необходимостью вовлечения в эксплуатацию россыпей со сложными условиями залегания, развитие золотодобывающей промышленности во многом связано с созданием физико-химической геотехнологии. Это обусловлено также и тем, что значительный потенциал техногенных россыпей, содержащих существенную долю мелкого (минус 0,25 мм) и особо мелкого (менее 0,1 мм) золота в настоящее время используется с низкой эффективностью, так как отработка их ведётся, как правило, с использованием в процессе обогащения традиционных шлюзовых аппаратов. Созданием и внедрением физико-химического метода воздействия реагента на частицы ценного компонента при их извлечении (доводке концентрата) на шлихо-обогатительных установках (ШОУ) занимались специалисты ДВИМС и ИГД ДВО РАН начиная с конца 90-х годов прошлого столетия.

С целью определения рациональных параметров физико-химического метода, позволяющего повысить извлечение мелкого

342

и тонкого золота (МТЗ), и создания эффективной технологии доводки концентратов, в 2003 г. были выполнены опытно-промышленные испытания реагента в ШОУ Соловьевского прииска. Исследованы концентраты, полученные при разработке двух россыпных месторождений драгами № 1 и № 2. В перспективе основным объектом внедрения реагентной технологии должны стать техногенные запасы Джалиндинского месторождения. В настоящее время техногенное месторождение представляет собой комплекс дражных отвалов объёмом свыше 100 млн. м3, отдельные участки отработаны повторно.

В техногенной россыпи наблюдается неравномерное распределение золота в поперечном профиле долины. По данным разведки и ситового анализа кассового золота в россыпи преобладает металл мелких классов крупности (менее 1 мм). Золото отличается высокой степенью износа в зоне гипергенеза. Практически не сохранились первичные формы, иногда в классе крупности менее 50 микрон встречаются октаэдры и кубы, но с высоким коэффициентом окатанности. Наиболее распространены идеально окатанные тонкие пластинки овальной формы, чешуйки, дендриты, кружевные формы. Поверхность золотин - шагреневая, зернистая, иногда кавернозная, с покрытиями, зачастую плотными, из гидроокислов металлов, амальгамы, а в выемках и кавернах видны присыпки рудных минералов и породы. Цвет золотин без покрытий окислами ярко-жёлтый, с бледно- и грязно-жёлтыми, серыми пятнами амальгамы. Золото с такими морфологическими характеристиками обладает высокой плавучестью, что значительно осложняет процессы его извлечения традиционными методами.

При дражной разработке остаточных запасов природно-техногенных россыпных месторождений обогатительный комплекс на некоторых драгах (Амурская область, ОАО "Прииск Соловьев-ский") заменяется технологией обогащения золотосодержащих песков на отсадочных машинах. В этом случае в черновой концентрат поступает значительное количество (до 20-30 %) мелкого и тонкого золота, при доводке которого на существующем оборудовании в ШОУ неизбежны большие потери. Установлено, что величину потерь этих фракций золота можно уменьшить путем предварительной обработки концентрата экологически безвредными реагентами.

343

Модернизация технологии обогащения драги № 1 (замена шлюзов на отсадочные машины с развитой схемой первичной доводки концентрата) позволит с большей эффективностью извлекать мелкое и тонкое золото, следовательно, доводка его в ШОУ также требует соответствующих изменений традиционной технологии.

Эффект реагентной технологии достигается за счёт создания на поверхности частиц золота слоя из адсорбированных молекул реагента, способных с ними взаимодействовать. При контакте золотосодержащего сырья с реагентом происходит электрохимический процесс возникновения двойного электрического слоя между раствором и твёрдыми частицами золота, ионами реагента и ионами воды. В результате происходит взаимодействие частиц золота со средой, частицы золота практически освобождаются от различных покрытий, при этом пластинчатые и тонкочешуйчатые формы золотин смачиваются водой (повышаются гидрофильные свойства) и хорошо улавливаются гравитационными аппаратами.

Особенность выполнения опытно-промышленных испытаний реагента в 2004 году заключалась в том, что обработке реагентом подвергались не хвосты доводки концентрата в ШОУ, а непосредственно концентрат, т.е. минеральная горная масса, включающая весь комплекс полезных компонентов и вмещающих пород.

Существующая в ШОУ технологическая схема переработки и доводки дражных концентратов, дополненная оборудованием для реагентной обработки, показана на рис. 1 и включает следующие процессы:

- реагентная обработка концентрата;

- классификация в барабанном грохоте ПОУ-4 (крупность минус 2,5 мм);

- мокрая магнитная сепарация (МС);

- концентрация немагнитной фракции на концентрационном столе СКО-2;

344

Рис. 1. Схема компоновки оборудования для реагентной технологии в ШОУ:

1- грохот (ПОУ-4); 2 - магнитный сепаратор; 3- концентрационный стол СКО-2; 4 - смеситель; 5 - бункер-накопитель; 6 - сепаратор ЦВК-200; 7 - контрольный шлюз

- электроплавка концентрата.

Полученный концентрат драг разделялся на две равные весовые части. Одна часть подвергалась реагентной обработке, вторая была контрольной. Контрольный концентрат обрабатывался без реагента по традиционной в ШОУ технологии. При обработке концентрата реагентом исследуемый концентрат предварительно загружался в смеситель (4), в него же добавляли воду до соотношения Т:Ж=1:0,25. Введением в перемешиваемую минеральную массу бикарбоната натрия устанавливалось рН среды, равное 8. Затем в пробу поочерёдно с интервалом две минуты вносили компоненты реагента в опреде-лённом количестве. После 30-минутной активации в смесителе обработанный реагентами концентрат выгружался,

345

дальнейшую его обработку производили по существующей на предприятии технологии: классификация в барабанном грохоте ПОУ-4 (1) по крупности 2,5 мм; мокрая магнитная сепарация (2); концентрация немагнитной фракции на концентрационном столе СКО-2 (3). Магнитный материал сепаратора и немагнитные хвосты СКО-2 через контрольный двудечный шлюз (7) направлялись в спецотвал за пределы ШОУ. Завершающими операциями были перечистка промпродукта и плавка полученного концентрата. Результаты извлечения золота в концентрат СКО-2 после обработки химическими реагентами приведены в таблице.

Были дополнительно определены потери металла в хвостах переработки концентрата контрольной пробы при их обработке реагентами и без обработки. Предварительно материал классифицировался на сите с диаметром отверстий 1,6 мм; фракции минус 1,6 мм также делились на две равные весовые части, одна из которых была обработана реагентом.

Обе эти пробы по отдельности через бункер-накопитель (5) направлялись на центробежно-вибрационный концентратор ЦВК-200 (6). В нескольких случаях исследовались хвосты переработки концентратов по отдельности - отдельно немагнитные фракции и магнитные. Данные о величине извлеченного золота из хвостов концентрационного стола, немагнитных и магнитных фракций сепаратора, обработанные реагентом и без реагента, также приведены в таблице.

Установлено, что при реагентной обработке концентратов двух драг, полученных только за трое суток их работы, извлечено золота на 125 г больше (на 3,2 %) в сравнении с традиционной технологией, при этом потери металла в хвостах доводки уменьшились в среднем на 75,9 %. При реагентной обработке концентратов в хвостах доводки без разделения их на магнитные и немагнитные минералы потери металла меньше в 2, 7 раза по сравнению с потерями в хвостах без обработки концентрата реагентом.

Это происходит из-за более полного извлечения металла при воздействии на него реагента. По этой же причине в магнитных материалах хвостов концентратов, обработанных реагентом, отмечено уменьшение потерь золота в 2,6 раза. В то же время наблюдается некоторое (на 19,8 %) увеличение потерь металла в немагнитных фракциях хвостов доводки концентратов при использовании реагента. На наш взгляд, это объясняется

346

347

А) Все хвосты доводки концентрата

%

30 20 -10 0

без реагентной обработки, %

с реагентной обработкой, %

+2,5 2,9

0,5

+1,6 5,2

0,5

+1,0 +0,63 +0,4 8,1 8,3 13,1

7,7 8,6 13,4

+0,315 18,8

24,8

+0,2 20,6

21,5

ГП ш

+0,1 -0,1

12,9 10,1

15,5 7,4

40 20 0

фракция, мм

Б) Магнитные фракции хвостов доводки

%

без реагентной обработки, %

+2,5 +1,6 +1,0

0,8 0,6

5,1

+0,63

11,5

с реагентной 0 2,2 8,9 18 15,7 17,6 18,5 11,3 7,8

+0,4

14,2

ЕГ1,гп

+0,315 +0,2 +0,1

-0,1

20,9 24,2 14,3 8,5

фракция, мм

Рис. 2. Изменение крупности золота после раздельной и совместной реагентной обработки хвостов доводки концентрата

некоторыми, еще не установленными, особенностями минерального состава хвостов, не позволяющими добиться оптимального действия реагента. В этом плане исследования воздействия реагента на минеральную горную массу следует продолжить.

Диаграммы изменения крупности золота, извлекаемого из хвостов доводки, после воздействия химических реагентов показаны на рис. 2.

Анализ данных рис. 2 позволяет установить:

348

1. В хвостах доводки концентратов, подвергнутых воздействию реагента, существенно уменьшилась доля золота крупностью свыше 1,6 мм. В то же время увеличилась доля фракций золота крупностью от 0,63 до 0,1 мм;

2. При анализе потерь золота с магнитными фракциями в хвостах доводки концентратов с использованием реагента видно, что возросла доля фракций в пределах от 1,6 до 0,4 мм, а доля фракций менее 0,315 мм уменьшилась. Это говорит о том, что воздействие реагента проявляется не только в улучшении гидрофильных свойств частиц золота, но и в их возможном укрупнении.

В экспериментах было обработано 498 кг концентрата, затраты на обработку 1 т концентрата составляют 200 руб., т.е. фактически было затрачено около 100 руб. Расчетная выручка за год от реализации 7,4 кг золота составит 2960 тыс. руб. На обработку 40 т концентрата (по 100 кг в сутки на 1 драгу) потребуется 8,0 тыс. руб., т.е. условная годовая прибыль будет равна 2 млн 952 тыс. руб.

Выводы

Для эффективного извлечения МТЗ предложен способ предварительной обработки концентрата химическими реагентами на основе галогенидов. Определены рациональные дозировки и разработана схема цепи аппаратов оборудования ШОУ с предварительной реагентной обработкой концентратов драг и промывочных приборов. Обработка дражных концентратов химическими реагентами повышает извлечение золота до 5 % за счет изменения свойств его поверхности и снижения потерь с магнитными хвостами доводки.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беневольский Б.И., Шевцов Т.П. О потенциале техногенных россыпей золота Российской Федерации// Минеральные ресурсы России. 2000. №1. С. 14-18.

2. Литвинцев В.С., Мамаев Ю.А. и др. Исследования содержания и грану-метрии тонкодисперсных образований погребенной россыпи Приамурья. Обогащение руд. 2005. №1. С. 20-23.

— Коротко об авторах -

Алексеев В.С. - младший научный сотрудник,

Потапчук Г.М. - младший научный сотрудник,

Институт горного дела ДВО РАН

© А.В. Лещинский, 2UU5

349