Отсутствие апробированных технологий обогащения песков россыпных месторождений с тонким и мелким золотом, в том числе косовых россыпей золота (платины), является сдерживающим фактором изучения и вовлечения в отработку таких объектов. Вместе с тем, в последние годы, предпринятые попытки подойти к решению данной проблемы связаны с истощением сырьевой базы россыпных месторождений благородных металлов, отрабатываемых традиционными методами. Запасы мелкого металла в техногенных объектах и рыхлых стратифицированных осадках платформенного чехла становятся в настоящее время предметом пристальных исследований. «Технологическая» проблема извлечения мелкого и тонкого золота применительно к россыпным проявлениям р.Чара всегда осознавалась специалистами и обозначалась экспертами как «практическая неизвлекаемость тонкого золота». Указывалось на то, что «пока не будет достигнуто приемлемое извлечение тонкого золота хотя бы на 70—80%, нет смысла вкладывать средства в разведку таких объектов». В связи с этим постоянно декларировалась необходимость проведения технологических исследований «с применением современного оборудования для обогащения песков и извлечения золота».
К проблемам разработки схемы обогащения золотоносных песков р.Чара относят:
- присутствие «очень мелкого и пылевидного» и «весьма мелкого и тонкого» золота, состав которого представлен следующими фракциями: 1,0+0,5 мм — менее 1%; 0,5+0,25 мм — 12%; 0,25+0,1мм — 80%; менее 0,1 мм — 8%;
- преобладание в россыпях очень тонких чешуек и пластинок с отношением толщины к поперечнику 1:15—1:25 (до 80—90%). Только во фракции минус 0,07 мм присутствуют немного более объемные формы.
К положительным факторам добычи золота из косовых россыпей относятся:
- минимальные вскрышные работы, так как золотоносные пески часто лежат близко к поверхности (рис.1);
- хорошая промывистость песков;
- повышенное содержание в песках ценных шлиховых минералов высокой плотности.
Среднее суммарное содержание граната, магнетита и ильменита в песках составляет 30—50 кг/м3, достигающее в локальных участках до 200 кг/м3. Основная часть зерен шлиховых минералов принадлежит к классу минус 1,0 мм, зерна размерностью менее 0,3 мм составляют более 50% шлиха. В связи с этим, данные россыпи можно рассматривать как комплексные, с попутным извлечением ильменита, граната и магнетита.
В технологии извлечения золота известно, что частицы золота размерностью минус 0,5+0,25 мм недостаточно извлекается на шлюзах глубокого наполнения, а фракция минус 0,25 мм — крайне неудовлетворительно /1, 2/. В современной практике обогащения песков с мелким золотом наиболее широко применяют отсадочные машины и шлюзы мелкого наполнения с неоднократной перечисткой шлиховых концентратов на концентрационных столах. Нижний предел удовлетворительной извлекаемости для более или менее объемного золота как на отсадочных машинах, так и на концентрационных столах составляет 0,07—0,045 мм.
Для тонкочешуйчатого золота показатели заметно хуже, даже для фракции +0,2 мм. Обогащение материала с высоким содержанием тяжелых минералов на шлюзах мелкого наполнения требует применения технологии непрерывного съема концентрата или учащенного сполоска рабочей поверхности шлюза. В противном случае трафареты и коврики забиваются тяжелыми шлиховыми минералами и работают неэффективно. Полученный на отсадочных машинах или шлюзах концентрат тяжелых минералов имеет убогое содержание золота и требует обязательной перечистки на концентрационных столах. Последние, в свою очередь, обеспечивают невысокую степень концентрации, поэтому на практике применяют неоднократную перечистку концентратов и промпродуктов. Удовлетворительные показатели извлечения на концентрационном столе достигаются только при обогащении узко классифицированного материала.
Приведенные выше схемы обогащения требуют сопряжения большого количества как основного (отсадочные машины, концентрационные столы), так и вспомогательного оборудования (системы грохочения, песковые насосы). При этом, для разработки месторождений косового золота конечный результат не гарантируется. Все вышеперечисленное оборудование обладает низкой удельной производительностью на единицу рабочей площади, энергоемко, может эксплуатироваться только квалифицированными работниками, то есть такое производство достаточно громоздко и неэффективно.
В последние годы для обогащения песков россыпей с тонким и мелким золотом предприняты попытки внедрения центробежных концентраторов («Нельсон» и его аналоги), которые были востребованы в конце 90-х годов. Попытки промышленного использования и проведенные сравнительные испытания показали ограниченную возможность их использования в практике россыпной золотодобычи /2/. Эти аппараты чувствительны к колебанию расхода разрыхляющей воды, процесс концентрации визуально не наблюдается. Степень извлечения резко падает при увеличении содержания в исходном продукте тяжелых минералов и глинистых частиц. Для удовлетворительного извлечения требуется неоднократный сполоск осаждающей поверхности в течение суток.
В российской и зарубежной горно-обогатительной практике с 40-х годов XX века известен самостоятельный класс обогатительного оборудования — винтовые аппараты /1/. Винтовая сепарация была положена нами в основу технологической схемы обогащения песков косовых россыпей золота р.Чара, поскольку винтовые аппараты обладают целым рядом свойственных только им особенностей, вытекающих из самого принципа винтовой сепарации, которые ставят их вне конкуренции среди всего обогатительного оборудования именно для извлечения чешуйчатого золота.
Для создания технологической схемы на основе винтовой сепарации решали следующие задачи:
- подготовка исходного питания, подходящего для обогащения на винтовых сепараторах по плотности пульпы и крупности сепарируемого материала;
- сокращение выхода коллективного концентрата тяжелых минералов при высокой степени извлекаемости полезного компонента (шлихового золота);
- выделение монофракций золота из концентрата.
Кардинальное сокращение выхода концентрата при сохранении высокого извлечения золота достигнуто благодаря технологическому решению, совмещающему процесс основной и перечистной сепарации в едином цикле путем установки последовательно к основному винтовому сепаратору перечистного (доводочного) сепаратора меньшей производительности для перечистки концентрата основной сепарации.
Шаг винта и профиль рабочей поверхности перечистного сепаратора подобраны таким образом, чтобы растянуть полосу наиболее тяжелых шлиховых минералов (магнетит, золото). При этом с перечистного сепаратора снимают ультраконцентрат — узкую полосу «золотой дорожки». Хвосты и промпродукт перечистного сепаратора вновь направляют на основной сепаратор, промпродукт основной сепарации также зациклен. Оборот промпродукта в системе ведет к накоплению шлиховых минералов (и золота) в желобе винтового сепаратора, что благоприятно влияет на получение более четкого веера тяжелых минералов и позволяет резко уменьшить выход концентрата. Таким образом, многократная перечистка промпродукта в зацикленной системе обеспечивала более полное извлечение золота при минимальном выходе концентрата. Подачу на винтовой сепаратор первичной пульпы и направляемой в оборот части промпродукта осуществляют песковым насосом.
Сброс краевой части потока пульпы желоба (хвостов) основного винтового сепаратора не в конце процесса, а в конце каждого второго витка, с одновременным добавлением дополнительной порции исходной пульпы, увеличивает производительность сепаратора вдвое при сохранении его линейных размеров и материалоемкости.
Максимальная величина зерен пустой породы в материале, подаваемом на сепарацию (6 мм), определялась в данном случае не возможностями винтового аппарата, а характеристикой пескового насоса. Разделение материала по крупности осуществляли путем мокрого рассева на вибрационном грохоте. Надрешетный продукт грохочения (+6 мм) является отвальным, подрешетный продукт с водой поступает в зумпф, откуда пульпу песковым насосом подают на сепарацию. Регулировка плотности пульпы может осуществляться как увеличением или уменьшением подаваемой смывной воды на грохочение, так и, при необходимости, за счет перелива из зумпфа.
Доводку чернового коллективного концентрата производили на доводочном винтовом сепараторе с профилем поверхности и шагом винтовой линии, адаптированным для обогащения тяжелых минеральных смесей. Схема питания — зацикленная, с двумя подвижными отсекателями, что позволяет регулировать время обогащения порции материала и изменять уровень выхода концентрата и хвостов в процессе сепарации.
Шлиховое золото в чистом виде из ультраконцентрата доводочного винтового сепаратора извлекали на комплексе оборудования, изготовленном ООО «Грант». В него входят: дисковый магнитный сепаратор, ленточный (барабанный) магнитный сепаратор с сильным полем и жидкостный магнитный сепаратор. Поскольку в ультраконцентрате доводочного винтового сепаратора из шлиховых минералов доминирует магнетит, благодаря его плотностным свойствам и малому размеру, он легко удаляется на магнитном сепараторе. В связи с этим количество материала, подаваемого на конечную магнито-жидкостную сепарацию, невелико, что немаловажно из-за высокой стоимости магнитной жидкости.
Отработку технологической схемы винтовой сепарации на примере извлечения мелкого и тонкого золота проводили при обогащении песков косового месторождения золота р.Чара в ходе геологоразведочных работ. Результаты этих работ учтены при проектировании опытно-промышленной отработки месторождения.
При опытно-промышленной отработке участков Быйыттах-2 в 2001—2002 гг. использовали вновь созданное и частично модернизированное оборудование, отрабатывали различные режимы обогащения песков и доводки концентрата, способы выемки и подачи песков.
Для промывки песков разработана и изготовлена самоходная обогатительная установка, смонтированная на базе трелевочного трактора ТТ-4 с дизельным двигателем А-01МЕ (рис.2). На раме трактора подвижно укреплен металлический короб - бункер с плоским днищем и бортами. Внутри бункера на пружинах подвешен двухдечный грохот. Верхняя дека с перфорацией 20 мм (в 2001 г. использовали деку колосникового типа с размером щелей 40 мм), площадь деки 4,5 х 2,0=9,0 м2. Нижняя дека — наборная из щелевидных сит (сталь) с шириной щелей 6 мм. Площадь нижней просеивающей поверхности — 4,0 х 1,0 = 4,0 м2. Угол наклона короба с грохотом регулируют с помощью гидравлического штока (задействован механизм подъема щита трактора).
Вибрация грохота осуществляется площадочным вибратором с двигателем мощностью 1,5 кВт, напряжение питания — 36 В. Вибратор укреплен на площадке, вынесенной над поверхностью верхней деки. Необходимую воду для грохочения материала и разжижения пульпы подают по перфорированным металлическим трубам и через форсунки-распылители. Из приемного бункера-зумпфа подрешетную фракцию подают на винтовой сепаратор песковыми насосами с производительностью каждого 60 м3/ч с электродвигателями мощностью по 15 кВт. Для упрощения обслуживания бункер и насосы смонтированы на отдельных санях и вынесены за пределы установки. Трехвитковый винтовой сепаратор диаметром 1200 мм (производства Усольского завода горного оборудования) установлен последовательно с перечистным винтовым сепаратором диаметром 600 мм в передней части трактора, перед кабиной на вынесенной металлической раме. Поверхность основных сепараторов футерована смесью на основе эпоксидной смолы и песка фракции минус 0,2+0,1 мм. Сепараторы диаметром 600 мм изготовлены в ЗАО «Чара» под идейным руководством Зобачева В.А. /3/.
Для установки сепаратора в строго вертикальное положение предусмотрены регулировочные задвижки. Вдоль правой части трактора смонтирован шлюз мелкого наполнения шириной 0,8 м и длиной 6,0 м.
Сверху вниз вдоль винтового сепаратора встроен секущий отсекатель- пульподелитель, позволяющий подавать порции пульпы на каждый второй виток и выводить с каждого второго витка хвосты сепарации, что увеличивает производительность установленной схемы сепараторов в два раза. Внизу, соосно с основным сепаратором, установлен специализированный перечистной винтовой сепаратор диаметром 650 мм с двумя подвижными отсекателями, разделяющими на выходе поток на три струи, для перечистки чернового концентрата основной сепараци. Ниже перечистного сепаратора расположен второй зумпф-бункер, в который направляют промпродукт основной сепарации, хвосты и перечистной промпродукт.
Для возврата данного материала на сепарацию предусмотрен песковый насос производительностью 12,5 м3/ч с электродвигателем мощностью 4 кВт.
Хвосты основной сепарации через страховочный подшлюзок мелкого наполнения выводят в отвал. Концентрат основной сепарации самотеком поступает на перечистной сепаратор. Промпродукт основной сепарации, хвосты и промпродукт перечистного сепаратора из системы не выводят. Они по патрубкам поступают в бункер-зумпф и вместе со свежей порцией пульпы возвращаются на основную сепарацию. Концентрат перечистного сепаратора непрерывно поступает в подвешенный под ним сосуд-приемник и содержит наиболее тяжелые шлиховые минералы и золото. Выход концентрата—регулируемый и может меняться в широких пределах.
Для переработки концентрата в ЗПК предприятия (г. Олекминск) смонтирована специализированная доводочная установка на базе винтового сепаратора. Доводочный сепаратор с измененным профилем рабочей поверхности диаметром 600 мм укомплектован загрузочным бункером, приемным бункером-зумпфом и песковым насосом производительностью 3,0 м3/ч с электродвигателем мощностью 1,5 кВт и оснащен страховочным подшлюзком. Конструкция сепаратора с подвижными отсекателями позволяет зацикливать часть или всю пульпу в системе и обогащать ее неограниченное время для достижения максимальной степени концентрации и извлечения золота. Водоснабжение — оборотное, осуществляется из металлической ванны объемом 4,5 м3 самотеком и с помощью водяного насоса «Кама». В эту же ванну сбрасывают хвосты сепарации.
Список литературы.
1. В.Д. Иванов, С.А. Прокопьев. Винтовые аппараты для обогащения руд и песков в России. —М.: Дакси. 2000. С. 228.
2. В.Н. Макурин, В.К Прейс. К методике извлечения тонкого, весьма мелкого и листовидного золота при разработке россыпей. Колыма. 2002. №1. С.36—42.
3. Зобачев В.А., Ковлеков И.И., Антонов В.Н. «Патент» на изобретение № 2306181. Винтовой сепаратор. Зарегестрировано 20.09. 2007 г.
4. Technology of experimental-industrial processing of placer gold spit deposits.
5. A.A. Surnin, P.O. Ivanov/ Mobile ore separators on the basis of spiral separators allow, us, to process gold spit deposits with insignificant amount of sand with less expenses. Advantage of ore separator is minimum influence on environment.
