Исследование процесса промывки глинистых материалов в аппарате дезинтеграции и классификации

УДК 622.763.7

© Г.В. Ширман, А.И. Матвеев, 2014

Г.В. Ширман, А.И. Матвеев

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ГЛИНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ В АППАРАТЕ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИИ

Рассмотрены проблемы, возникающие в процессах промывки и обогащения высокоглинистых золотосодержащих песков при применении существующих технологий. Представлен новый аппарат дезинтеграции и классификации оригинальной конструкции ИГДС СО РАН для эффективной промывки полезных ископаемых, с высоким содержанием глинистой составляющей, в котором реализуется принцип последовательного разрушения высокоглинистых агрегатов в воздушной и водной средах. Аппарат производит одновременную дезинтеграцию и классификацию исходных материалов с непрерывным выделением отвальных галевых классов и продуктивных песков. В процессе промывки глинистых руд и песков происходит частичное обогащение материала за счет удаления в слив шламистых фракций глины, а совмещение промывки с классификацией материала и удаление из процесса крупных классов положительно сказывается на степени обогащения. Разработанный аппарат не имеет движущихся узлов, прост в изготовлении и обслуживании, а также характеризуется низкой энергоемкостью. Испытания проводились на высокоглинистом материале месторождения Нижний Куранах (Республика Саха (Якутия), с содержанием тонких фракций 45% при заданной и естественной влажности. В ходе испытаний оценивались показатели эффективности грохочения и содержания шламистых фракций в продуктивных песках. Экспериментальными исследованиями установлена принципиальная возможность эффективной дезинтеграции и классификации высокоглинистого материала.

Ключевые слова: дезинтеграция, обогащение, промывка, глина, россыпь, высокоглинистые пески.

Ввод в эксплуатацию сложных по минеральному составу месторождений, полезные компоненты которых сцементированы в глинистой массе, продиктован сокращением лег-коперерабатываемого золотосодержащего сырья. Подобная тенденция остро ставит вопрос о повышении эффективности процесса промывки исходных песков, от качества которого зависят все последующие обогатительные технологии и операции.

В настоящее время для дезинтеграции и первичной классификации глинистых материалов широко применяются промывочные аппараты барабанного типа - скрубберы, промывочные барабанные грохоты, бу-

тары, скруббер-бутары. Промывка в подобных устройствах осуществляется механическим путем, то есть за счет каскадного перемещения материала, воздействия промывочной воды, поданной из оросителей, трением и соударением кусков глины о стенки барабана, а так же с крупной галей

[1]. Практика эксплуатации данных аппаратов на производстве показывает удовлетворительное качество промывки песков с низким и средним содержанием глинистой составляющей (не более 15%), однако при дезинтеграции высокоглинистого материала промывка проходит не эффективно

[2]. В процессе работы, в результате вращения барабана формируют-

ся плотные сферические глинистые агрегаты - окатыши [3]. Подобные структуры накапливают на поверхности раскрытые зерна полезных компонентов и выводятся в галечный отвал, при этом теряется более 20% золота, содержащегося в исходных песках [4] . Помимо этого, не достаточная диспергированность продуктивных песков приводит к тому, что не продезинтегрированые глинистые конгломераты попадают на обогатительное оборудование, нарушая его работу. Например, при попадании на шлюзы, мелкие глинистые комки, перемещаясь в потоке по улавливающей поверхности, собирают с трафаретов (ковриков) осевшие золотины, нарушают постель и выходят в эфельный отвал, соответственно это отрицательно сказывается на извлечении [5].

Как правило, для повышения извлечения золота из трудноперерабатывае-мого сырья без изменения технологии обогащения, предлагаются многостадиальные операции по промывке и

концентрации металла [6], тем самым увеличивая себестоимость продукции.

В ИГДС СО РАН разработан опытный образец аппарата для дезинтеграции и классификации глинистых материалов (рис. 1), принцип работы, которого заключается в комплексном последовательном воздействии на промываемый материал в воздушной и водовоздушной средах. Аппарат обеспечивает эффективную дезинтеграцию, гидравлическую классификацию и своевременное удаление шламистых фракций. Разработанный аппарат не имеет движущихся частей, прост в изготовлении и обслуживание, характеризуется низкой энергоемкостью и высокой эксплуатационной надежностью.

Аппарат производит одновременную дезинтеграцию и классификацию исходного материала с выделением отвальных галевых классов и продуктивных песков.

Аппарат работает следующим образом. Ванна заполняется водой, из

Рис. 1. Аппарат дезинтеграции и классификации

* 20 + 5 ым '5ми

Рис. 2. Схема работы аппарата дезинтеграции и классификации

воздушного коллектора подается воздух, реализуя в ванне режим барбо-тажа, а через оросители, установленные над колосниковым грохотом подается промывочная вода. Исходный материал крупностью менее 100 мм подается на загрузочный лоток. Самотеком перемещаясь по промывочной плоскости, материал интенсивно дезинтегрируется под действием струй воды, фракция крупнее 20 мм уходит в отвал, тогда как фракция крупностью менее 20 мм попадает в ванну на просеивающую поверхность гидрогрохота с размером ячеек 5 мм, где продолжает дезинтегрироваться в режиме барботажа под действием воздуха, при этом происходит второй этап классификации: фракция крупнее 5 мм уходит в бункер и выгружается в галечный отвал, а продуктивные пески крупностью менее 5 мм поступают на дальнейшее обогащение. При этом происходит непрерывное удаление шламистых фракций в слив. Схема работы аппарата представления на рис. 2.

Исследование процесса промывки проводилось на высокоглинистом ма-

териале месторождения Нижний Ку-ранах (Алданский район, Республика Саха(Якутия)). Содержания тонких фракций -0,050 мм в исходных песках составляет 45% [7]. Исходный материал испытывался с естественной влажностью 25% и заданной влажностью 10%.

На рис. 3 представлены сравнительные показатели эффективности грохочения, характеризующие качество разделения материала по фракциям. Как мы видим из графика при естественной влажности материала эффективность классификации по классу 20 мм достигает 100%, а по классу 5 мм доходит до 95%. Однако, при уменьшении влажности исходных песков до 10% эффективность снижается. По классу 20 мм - 94%, по классу 5 мм - 92%. Для сравнения приведены показатели эффективности грохочения в барабанном грохоте, нормативно равные 90% и 80% соответственно [8].

На рис. 4 показано содержание тонких глинистых фракций в продуктивных песках после промывки в аппарате. В исходном материале их

содержание 45%, при его промывке с естественной влажностью 25% содержание тонких фракций на выходе в продукте -5 мм сокращается до 10%, однако при понижении исходной влажности материала до 10%, удаление из процесса тонких шламистых фракций происходит не столь эффективно и их доля в продуктивных песках достигает 35%.

В процессе промывки глинистых руд и песков происходит частичное обогащение материала за счет удаления в слив шламистых фракций глины, а совмещение промывки с классификацией материала и удаление из процесса крупных классов положительно сказывается на степени обогащения.

Аппарат обеспечивает гидравлическую классификацию, эффективную дезинтеграцию глинистого материала в водовоздушной активной среде и своевременное удаление шламистых фракций. Разработанный аппарат не имеет движущихся узлов, прост в изготовлении и обслуживании, также характеризуется низкой энергоемкостью.

Экспериментальными исследованиями нового аппарата дезинтеграции и классификации, основанного на последовательном интенсивном воздействии на глинистые образования струями воды и воздуха в водо-воздушной среде установлена принципиальная возможность эффектив-

Рис. 3. Эффективность грохочения на аппарате дезинтеграции и классификации при разной влажности исходных песков

Рис. 4. Содержание шламистыж фракций кл.-0,050 мм в продуктивных песках

ной дезинтеграции и классификации высокоглинистого материала.

1. Троицкий В.В. Промывка и обесшлам-ливание полезных ископаемых. - М.: Недра, 1988. - С. 80.

2. Справочник по разработке россыпей / Под ред. В.П. Березина и др. - М.: Недра, 1973. - 590 с.

3. Матвеев А.И., Ширман Г.В. Динамика формирования глинистого окатыша в процессе дезинтеграции высокоглинистых песков в промывочном барабане // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2011. - № 10. - С. 266-268.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Замятин О.В., Лопатин А.Г. и др. Обогащение золотосодержащих песков и конгломератов. - М.: Недра, 1975. - 261 с.

5. Шанурин В.Е. Обогащение россыпей. - М.: Недра, 1970. - 213 с.

6. Полькин С.И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1987. - С. 39.

7. Курилко А.С. Экспериментальные исследования влияния циклов замораживания-оттаивания на физико-механические свой-

ства горных пород. - Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН», 2004. - С. 52-54.

8. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1980. - С. 386. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Ширман Григорий Владимирович - младший научный сотрудник, e-mail: shirman@inbox.ru, Матвеев Андрей Иннокентьевич - доктор технических наук, зав. лабораторией, старший научный сотрудник, e-mail: andrei.mati@yandex.ru, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.

UDC 622.763.7

THE RESEARCHING OF THE PROCESS OF WASHING CLAY SANDS IN A MACHINE OF DISINTEGRATION AND CLASSIFICATION

Shirman G.V., Junior Researcher, e-mail: shirman@inbox.ru,

Matveev A.I., Doctor of Technical Sciences, Head of Laboratory, Senior Researcher,

e-mail: andrei.mati@yandex.ru,

N.V. Chersky Institute of Mining of the North, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences.

The problems arising in the process of washing and dressing of gold clayey sands in the application of existing technologies. A new machine of disintegration and classification original design IGDS SB RAS for effective flushing of minerals with high clay content, which implements the principle of sequential destruction clayey aggregates in air and water environments. The device produces simultaneous disintegration and classification of raw materials sustained release dump gravel classes and productive sands. In the washing process, clay ores and sands are partially enriched material by removing the drain slimy clay fractions, and the combination of washing with the classification of the material and the process of removing large gravel classes a positive effect on the degree of enrichment. Developed device has no moving parts, easy to manufacture and maintain, and is characterized by low power consumption. Tests were conducted on material high clayed sands from Nizhny Kuranakh deposit (Republic of Sakha (Yakutia), with the fine fraction of 45% at a given and natural moisture. During the tests assessed performance indicators screening and content slimy fractions productive sands. Experimental studies have shown a principal possibility of disintegration and effective classification high clayed material.

Key words: disintegration, enrichment, washing, clay, placer, high clayed sands.

REFERENCES

1. Troitskii V.V. Promyvka i obesshlamlivanie poleznykh iskopaemykh (Flushing and desliming minerals), Moscow, Nedra, 1988, pp. 80 (280 p.).

2. Spravochnik po razrabotke rossypei. Pod red. V.P. Berezina (Handbook on placer mining, Berezina V.P. (Ed.)), Moscow, Nedra, 1973, 590 p.

3. Matveev A.I., Shirman G.V. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 2011, no 10, pp. 266-268.

4. Zamyatin O.V., Lopatin A.G. Obogashchenie zolotosoderzhashchikh peskov i konglomeratov (Enrichment gold sands and conglomerates), Moscow, Nedra, 1975, 261 p.

5. Shanurin V.E. Obogashchenie rossypei (Enrichment placers), Moscow, Nedra, 1970, 213 p.

6. Pol'kin S.I. Obogashchenie rud i rossypei redkikh i blagorodnykh metallov: Uchebnik dlya vuzov. 2-e izd. (Enrichment and placer rare and precious metals, Textbook for high schools, 2-nd edition), Moscow, Ne-dra, 1987, pp. 39.

7. Kurilko A.S. Eksperimental'nye issledovaniya vliyaniya tsiklov zamorazhivaniya-ottaivaniya na fiziko-mekhanicheskie svoistva gornykh porod (Experimental studies of the influence of freeze-thaw cycles on the physico-mechanical properties of rocks), Yakutsk: YaF GU «Izd-vo SO RAN», 2004, pp. 52-54.

8. Shokhin V.N., Lopatin A.G. Gravitatsionnye metody obogashcheniya. Uchebnik dlya vuzov (Gravitational enrichment methods, Textbook for high schools), Moscow, Nedra, 1980, pp. 386.