Специфика применения центробежных сепараторов Knelson с периодической разгрузкой

Библиографический список

1. Нижегородов А.И. Эффективность огневых и электрических модульно-спусковых печей для обжига вермикулита // Технология машиностроения. 2010. № 1. С. 32-34.

2. Нижегородов А.И. Развитие концепции модульно-спусковых электрических печей для обжига верми-кулитовых концентратов // Строительные и дорожные машины. 2009. № 10. С. 24-27.

3. Нижегородов А.И., Звездин А.В. Энерготехнологические агрегаты для переработки вермикулитовых концентратов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2015. 250 с.

4. Нижегородов А.И. Эволюция электрических мо-дульно-спусковых печей: пределы повышения энер-

гоэффективности и надежности // Вестник ИрГТУ. 2015. № 11. С. 74-79.

5. Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. шк. 1977. 255 с.

6. Ден Гартог Дж. П. Механические колебания. М.: Физматгиз, 1960. 455 с.

7. Вибрации в технике: справочник: в 6 т. / под. ред. В.Н. Челомей. М.: Машино-строение, 1981. Т. 4: Вибрационные процессы и машины / под. ред. Э.Э. Лавендела. 509 с.

УДК 669,713

СПЕЦИФИКА ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СЕПАРАТОРОВ KNELSON С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РАЗГРУЗКОЙ

© В.В. Пелих1, В.М. Салов2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приводится общая информация по использованию и специфике работы концентраторов Knelson в современной отечественной промышленности. Рассмотрены зарекомендовавшие себя схемы внедрения концентраторов на предприятиях горнорудной промышленности, перерабатывающих россыпные месторождения благородных металлов и техногенные отвалы. Описаны основные преимущества их применения, представлены рекомендации по технологическим режимам и рудоподготовительным процессам.

Ключевые слова: платиноиды; оптимизация процессов; гравитационные методы обогащения; рудное золото; техногенные отвалы; россыпные месторождения.

APPLICATION SPECIFICS OF KNELSON CENTRIFUGAL SEPARATORS WITH PERIODIC DISCHARGE V.V. Pelikh, V.M. Salov

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

An overview on the use and operation specifics of Knelson concentrators in modern Russian industry is given. The reliable schemes of concentrator introduction at mining enterprises developing precious metal placer deposits and recycling technogenic dumps are considered. Having described the main application advantages of concentrators under investigations, the paper gives recommendations on technological regimes and ore preparation processes. Keywords: platinoids; process optimization; gravity concentration method; lode gold; technogenic dumps; placer deposits.

Введение

Центробежные сепараторы - концентраторы Knelson уже более двадцати лет используются в отечественной обогатительной промышленности, имеют хорошую теоретическую базу и практический опыт применения, широко распространены в золотодобывающей отрасли российских предприятий.

В горной промышленности в эксплуатацию вводятся все более сложные месторождения, отрабатываются новые участки действующих рудников, возрастают требования к рентабельности. Такой ход дел задает особые требования к технологии и в целом к переработке сырья, поэтому разные ЗИФ и ОФ совместно с исследовательскими институтами имеют и исполь-

1

Пелих Владислав Вадимович, аспирант, тел.: 89832412947, e-mail: Pelich2289@mail.ru Pelikh Vladislav, Postgraduate, tel.: 89832412947, e-mail: Pelich2289@mail.ru

2Салов Валерий Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры автоматизации производственных процессов, тел.: 8(3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

Salov Valery, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Automation of Production Processes, tel.: 8 (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

Рис. 1. Принципиальная схема массообмена во флюидизируемой постели

ВОДЯНАЯ РУБАШКА

зуют свой уникальный опыт применения концентраторов Knelson в технологических схемах.

Известно, что концентраторы Knel-son относятся к гравитационному типу оборудования. Основной рабочий орган машины - это ротор с рифленым обогатительным конусом, в который через равномерно расположенные отверстия в стенках конуса подается флюидизационная вода (рис. 1). Ротор вращается со скоростью, позволяющей достичь центробежную силу тяжести в 60-200 G, в то время как флюидизационная вода имеет противоположенный, центростремительный вектор воздействия. Пульпа питания, подаваемая в конус концентратора, расползаясь по стенкам, попадает в поле действия этих сил и формирует флю-идизационную постель в рифлях конуса. Внутри флюидизационной постели в рифлях конуса возникает постоянный массооб-мен между вновь поступающей пульпой, включающей тяжелые минералы, и содержимым постели, из которой «выдавливаются» менее плотные частицы. Накопление ценного компонента происходит в течение всего времени цикла, продолжительность (от 15 до 120 мин) зависит от схемы и перерабатываемого материала.

В целом процесс накопления концентрата в рифлях схож с принципом работы отсадочной машины, однако концентратор при своих небольших размерах имеет колоссальную интенсивность и эффективность при переработке руд, а соответственно и высокую удельную производительность машины. Кроме того, достигает-

ся высокая результативность извлечения даже тонких частиц металла за счет того, что разделение происходит в центробежном поле. Удельная масса минерала в центробежном поле увеличивается в десятки раз, соответственно, и разница между массами менее плотных и более плотных частиц существенно увеличивается, что и позволяет металлу более эффективно конкурировать с пустой породой (рис. 2). Концентраторы Knelson широко вовлечены как в переработку рудных благородных металлов, так и в переработку россыпей и техногенных отвалов.

Рис. 2. Масса веществ в центробежном поле

Закрытый цикл измельчения

Наиболее широкое распространение концентраторы получили в рудных схемах на ЗИФ в закрытом цикле измельчения, принципиальная схема установки представлена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема установки концентратора в цикле измельчения ЗИФ

В данной схеме концентратор стоит на сливе мельниц и работает в длинном цикле обогащения от 60 до 120 мин, под циркуляционной нагрузкой. При таком расположении концентратор хорошо работает под стопроцентной номинальной нагрузкой, возможно и некоторое превышение номинала на 10-20%. В первой мельнице в руде вскрываются наиболее крупные частицы металла, которые, проходя через концентратор, оседают в рифлях и не подвергаются риску переизмельчения. Хвосты концентрата через гидроциклон попадают на вторую мельницу, где доизмельчаются, при этом снова вскрывается более мелкий металл, который остается в концентраторе. Таким образом, к концу цикла обогащения концентрат имеет довольно высокое содержание металла от 300 до 1500 г/т, при этом извлечение по операции в зависимости от типа руды может достигать 60-70%.

Данная схема высокоэффективна:

1. При переработке не сульфидных, кварцевых, убого сульфидных и окисленных руд, где металл может быть вскрыт в цикле измельчения и не ассоциирован с сульфидами.

2. Как предварительная операция при переработке сульфидных руд с 10 и более процентами свободного золота, вскрывающегося при помоле 30-50% класса -0,074 мм, перед флотацией для последующего извлечения в золотую головку.

3. Работа концентратора проходит при относительно невысоком гравитационном ускорении в 60 G и длинным циклом обогащения 60-120 мин.

4. Схема позволяет эффективно извлекать металл крупного, среднего и мелкого классов до 100 микрон.

5. В подобных схемах можно широко использовать концентраторы с конусами G5 и G6.

Открытый цикл гравитационного обогащения

Показательным является применение концентраторов с периодической разгрузкой на второй стадии обогащения. Чаще всего они перечищают хвосты концентраторов, которые стоят в цикле измельчения, по схеме, указанной в рис. 3, но также могут перерабатывать хвосты, промпродукт других гравитационных приборов (отсадочных машин, винтовых сепараторов, столов и т.п.).

Рис. 4. Принципиальная схема установки концентратора на второй стадии обогащения

Чаще всего на фабриках схема реализации пречестной гравитации на концентраторе Knelson выглядит, таким образом, как это изображено на рис. 4. Хвосты первичной операции обогащения поступают на гидроциклон, и перелив тонкого класса через защитный грохот попадает на концентратор. Для такой схемы установки концентратора характерны: открытый цикл; высокое гравитационное ускорение; низкая плотность пульпы; короткие циклы обогащения (5-30 мин в зависимости от дальнейшей схемы). В таком формате концентратор позволяет доизвлечь из потока тонкого материала свободный металл, «проскочивший» первичную стадию, и частицы металла с «летучей» гидравлической формой. Извлечение по операции может находиться на уровне 20-30%, при этом прирост к сквозному извлечению способен достигать 7%.

Концентрат будет характеризоваться относительно низким содержанием (степень концентрации 20-50 раз), но высоким выходом концентрата из-за частых разгрузок. При данном применении баланс кон-

центрации ценного металла и извлечения варьируется в зависимости от дальнейшей схемы переработки.

Данная схема высокоэффективна:

1. При переработке не сульфидных, кварцевых, убого сульфидных и окисленных руд, где металл может быть вскрыт в цикле измельчении, может быть использован как дополнительный процесс для извлечения металлов, ассоциированных с сульфидами в убого сульфидных рудах.

2. Работа концентратора проходит при высоком гравитационном ускорении в 120-150 G и коротком циклом обогащения 5-30 мин.

3. Работа по схеме характеризуется низкой плотностью питания (20-30% твердого) и низкой нагрузкой по твердому, на уровне 30-50% от номинальной производительности машины.

4. Схема позволяет эффективно извлекать тонкий металл и металл, ассоциированный с сульфидами в убого сульфидных рудах.

5. В подобных схемах используются концентраторы с конусами G7.

Рис. 5. Принципиальная схема установки концентратора на хвостах флотации

Контрольная перечистка хвостов флотации, открытый цикл

Применение концентраторов на хвостах флотационного отделения является дополнительной, вспомогательной операцией и может использоваться как на ЗИФ, так и на полиметаллических ОФ, где золото становится побочным продуктом переработки. Специфика применения схожа с применением концентраторов на второй стадии обогащения (рис. 4): концентратор так же работает на высоких оборотах и с короткими циклами обогащения. Однако в данном случае концентратор несет скорее функцию контрольной операции (рис. 5). В случае с сульфидными рудами концентратор добирает из потока свободное тонкое золото, которое не было извлечено в первичном гравитационном извлечении из-за высокой конкуренции сульфидных минералов и не попало в сульфидный концентрат из-за плохой флотируемости неассоцииро-ванных с минералами золотин. В текущем своем составе (после флотации) материал, подаваемый на концентратор, не содержит большого количества сульфидов, что не создает конкуренции тонкому, свободному золоту. По такой же схеме работает концентратор на хвостах флотации полиметаллических руд. После извлечения целевого минерала флотационными методами концентратор извлекает в товарный концентрат «побочное золото».

В схемах ЗИФ концентрат концентратора по текущей схеме может быть использован по-разному: может быть отдельно доведен на модуле интенсивного цианирования до катодного золота, либо же вместе с флотоконцентратом направлен в процесс ^Ю^, или же подмешен в товарный концентрат. Доводка данного концентрата гравитационными способами обычно малоэффективна и характеризуется большими потерями.

Данная схема высокоэффективна:

1. При переработке широкого спектра руд, где золото (или платиновая группа металлов) может являться как основным промышленным минералом, так и побочным продуктом переработки.

2. Работа концентратора проходит при высоком гравитационном ускорении в 120-150 G и коротком циклом обогащения 5-30 мин.

3. Работа по схеме характеризуется низкой плотностью питания (20-30% твердого) и низкой нагрузкой по твердому, на уровне 30-50% от номинальной производительности машины.

4. Схема позволяет в качестве контрольной операции доизвлекать тонкий металл и металл, ассоциированный с сульфидами.

5. В подобных схемах используются концентраторы с конусами G7.

Рис. 6. Принципиальная схема установки концентратора при отработке россыпных месторождений благородных металлов

Россыпные месторождения и техногенные отвалы

Благодаря своим высоким технологическим характеристикам концентратор Knelson неплохо зарекомендовал себя и в переработке россыпных месторождений благородных металлов. При этом концентратор может выступать как в роле первичного прибора, так и в качестве вторичного аппарата после промывочного прибора, шлюза. Однако и в том и в другом случае специфика его работы будет примерно одинаковой. Рассмотрим оба варианта применения (см. рис. 6).

В первом случае материал, проходя дезинтеграцию на скруббере, просеивается по первичному классу (обычно -19 мм) и поступает на грохот. Ячея грохота подбирается с учетом максимальной крупности металла в песках и с учетом максимального допустимого класса, который может быть подан на концентратор; в случае с аллювиальными месторождениями максимальная крупность может достигать -6 мм. Далее подрешетный продукт поступает на гидроциклон для удаления непродуктивного тонкого класса и излишек воды, при этом класс, удаляемый из процесса, определя-

ется исходя из минимального размера частиц металла в песках.

Далее классифицированный материал поступает на концентратор. Режим работы концентратора на россыпных схемах может сильно различаться в зависимости от первичного материала и от конечного продукта, который необходимо получить. Если в качестве примера брать аллювиальное месторождение золота или самородной платины с промывкой речных песков, то наиболее эффективно применять длинные циклы со стандартным центробежным ускорением. В связи с тем, что в переработке аллювиальных месторождений металл свободный и относительно крупный, а качество концентрата носит более экономически важное значение, чем извлечение, цикл концентрации может достигать 240 мин, при этом содержание металла в концентрате может достигать нескольких килограммов на тонну.

Также есть примеры применения концентратора на техногенных отвалах металлов платиновой группы, при этом целевым продуктом обогащения является товарный концентрат. В этом случае металлы залегают в тонких классах и режим работы

концентраторов отстраивается с учетом двух факторов: выход концентрата и заданное значение в концентрате.

Из опыта конкретного применения параметры работы концентратора выстраивались следующим образом:

1. Низкая нагрузка по твердому, порядка 30-40% от номинала.

2. Низкая плотность питания, 20-30% твердого.

3. Высокая гравитация, 120-150 G.

4. Время цикла отстраивается от данных усредненного содержания в отрабатываемом участке залегания песков, чтобы поддерживать заданное содержание металлов в товарном концентрате, цикл варьируется в пределах 30-60 мин, необходимое содержание в товарном концентрате 250 г/т.

Данная схема высокоэффективна:

1. При переработке аллювиальных месторождений самородных благородных металлов, техногенных отвалов с низким содержанием сульфидных минералов и металлом, находящимся в песках в свободном виде.

2. Работа концентратора чаще всего проходит при стандартном гравитационном ускорении в 60 G и длинным циклом 60-180 минут, исключения составляют сложные техногенные отвалы.

3. Работа происходит под полной номинальной нагрузкой по твердому.

4. Характеризуется выходом концентрата с высоким содержанием ценного компонента вплоть до 10 кг/т.

5. В подобных схемах используются концентраторы с конусами G5 и G6.

Выводы

Гравитационные сепараторы центробежного типа, и в частности концентраторы ПБ Кпе^оп, зарекомендовали себя как крайне эффективный элемент схемы в технологических цепочках современных предприятий, перерабатывающих руды и пески благородных металлов, а также попутно добывающих золото из полиметаллических руд.

Постоянное вовлечение в переработку месторождений с более упорными рудами и низким содержанием благородных металлов, где классические гравитационные методы оказываются неэффективными или служат лишь для грубого разделения по веткам обогащения, концентраторы остаются единственным гравитационным методом, способным эффективно, с минимальными операционными затратами обеспечивать извлечение металлов на различных этапах обогатительной схемы.

Статья поступила 25.11.2015 г.

1. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых. Т. 1. Обогатительные процессы. М.: Горная книга, 2008. 417 с.

2. Браченков В.В. Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцен-тратов с применением активных углей. Чита: Поиск, 2004. 231 с.

3. Каковский И.А., Найбоченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. Алма-Ата: Наука, 1986. 272 с.

4. Каковский И.А., Поташников Ю.М. Кинетика процессов растворения. М.: Металлургия, 1975. 224 с.

5. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987.

кии список

431 с.

6. Пелих В.В., Салов В.М. Особенности переработки гравитационных концентратов на модуле интенсивного цианирования Акация: материалы научн.-практ. конференции ХМФ. Иркутск, 2013. С. 93-94.

7. Пелих В.В., Салов В.М. К вопросу об управлении процессом цианирования золота // Вестник ИрГТУ. 2012. № 11. С. 163-170.

8. Аксенов А.В., Васильев А.А., Яковлев Р.А. Переработка золотосодержащих концентратов методом интенсивного цианирования [Электронный ресурс]. URL: http://econf.rae.ru/pdf/2010/09/ 3d8e28caf9.pdf