На всех рудниках — больших и малых, рудных и россыпных, использующих методы гравитационного обогащения, — так или иначе производится промпродукт. Вне зависимости от применяемых технологий, оборудования, вкладываемых терпения и труда, на выходе добытчик получает некоторое количество материала со слишком высоким содержанием золота, чтобы его выбросить, и слишком низким, чтобы рентабельно извлечь драгметалл другими методами.
На крупных промышленных предприятиях промпродукт перерабатывают на мельницах и обогащают с помощью специализированных технологий вроде флотации или цианирования. Недавно, однако, был разработан новый метод эффективного извлечения золота, не предполагающий применения химических реагентов.
В современном контексте золотодобычи методы гравитационного обогащения становятся все более актуальными. После некоторого спада интереса к ним в начале прошлого века, вызванного появлением основанных на использовании химических реагентов для той же флотации и цианирования, примерно в 1970-х годах они вновь начали набирать популярность. Это можно объяснить повышением эффективности технологий гравитационного обогащения, успешными исследованиями в этой области, усугублением экологических проблем. Сегодня, например, испытания на золото, извлекаемое гравитационным методом (gravity recoverable gold, GRG), стали общепризнанной практикой изучения рудных месторождений, а соответствующие подходы начали реализовывать даже на крупных ЗИФ.
Хотя методы гравитационного извлечения на больших промышленных предприятиях применяются не так часто, в мелкомасштабной добыче они «живее всех живых». В россыпном материале часто содержатся частицы золота, уже достаточно высвобожденные и гравитационно-концентрированные естественным образом, что снимает необходимость применения дорогостоящих технологий. При этом самым распространенным оборудованием россыпной золотодобычи, благодаря своей производительности, легкости в использовании, низким эксплуатационным расходам, несопоставимому уровню обогащения (50000:1) и высокому извлечению (>95%), остаются шлюзы [Clarkson, 1996, p. 59; Poling & Hamilton, 1986, p. 3].
Общее между крупными рудными месторождениями и небольшими россыпями одно — необходимость дообогащения промпродуктов — концентратов первичного гравитационного обогащения. Промпродукты переработки на шлюзах, отсадочных машинах, приборах Knelson не содержат достаточно золота, чтобы их можно было продать или переплавить; и на них, так сказать, заканчивается любая обогатительная работа. В то же время для доводки, а также на небольших разработках, например, семейных клаймах и на больших карьерах зачастую используется схожее оборудование и решаются схожие проблемы.
При доводке первичного концентрата до получения более-менее товарной продукции используют различные малопроизводительные гравитационные методы. С точки зрения дообогащения и минимизации потерь в одной схеме или по отдельности применяются шлюзы с тонкими рифлями, небольшие отсадочные машины, вибрационные и вращающиеся концентрационные столы, спиральные сепараторы (рис. 1).
Несмотря на эффективность и вне зависимости от количества и типа применяемого оборудования, при обогащении может образовываться очень много промпродукта. Черный песок с тяжелыми пустыми минералами, плотность которых не позволяет производить эффективную сепарацию золота, — проклятие для всех добытчиков. Содержание ценного компонента в таком материале слишком высокое, чтобы его выбросить, и слишком низкое, чтобы продать, поэтому есть два варианта дальнейшей работы с ним: для крупного предприятия — отправить на доизмельчение, для обычного добытчика — складывать в ведерко.
Чтобы найти эффективный способ решения этой проблемы, «Ассоциация добытчиков россыпного золота Клондайка» (Klondike Placer Miners' Association) заказала компании «New Era Engineering» провести специальное исследование и попытаться разработать метод переработки промпродукта с достаточным содержанием драгметалла из огромных отвалов на россыпных месторождениях региона. В идеале решение должно было предполагать отказ от использования реагентов и вписываться в существующие нормы и законы по защите окружающей среды. Более того, подход должен был быть экономичным, эффективным и достаточно простым для широкого распространения среди независимых добытчиков, обладающих техническими знаниями разного уровня.
Предложенный метод ориентирован на относительную разницу в пластичности золота и пустого материала, а не плотности — свойства, на основе которого и производится гравитационное обогащение. Пластичность золота препятствует переработке в мельнице: металл скатывается, сплющивается, «сваривается», но не измельчается.
Измельчение частиц золота до определенной крупности требует на порядок больше времени, чем других, более хрупких минералов в промпродукте. Теоретически концентрат гравитационного обогащения отправляют на измельчение, крупность пустого материала уменьшается, а частицы золота сохраняют первоначальную форму или сплющиваются. Затем продукт измельчения классифицируется на нескольких ситах, улавливающих крупные золотины и сбрасывающих пустой материал.
На рынке представлен широкий спектр оборудования измельчения, поэтому для разрабатываемого метода было важно подобрать наиболее эффективный прибор. С целью максимального увеличения извлечения золота на ситах способ измельчения должен был предполагать либо сохранение формы золотин, либо их сплющивание в чешуйки с большой площадью поверхности. Именно этот аспект носит наиболее проблематичный характер, так как сплющенные частицы золота зачастую очень сложно извлекаются обычным гравитационным оборудованием, поэтому на рудных месторождениях прилагают большие усилия именно для измельчения, а не сохранения частиц драгметалла.
В качестве наиболее подходящего оборудования измельчения была выбрана стержневая мельница, так как в ней в первую очередь разрушаются крупные частицы материала. Сжимаясь, стержни давят на них, не воздействуя на более мелкие и плоские частицы золота (рис. 2).
В результате была спроектирована, построена и смонтирована на доработанной стойке от бетономешалки стержневая мельница диаметром 8” (20,3 см), длиной 12” (30,5 см), с соответствующим количеством оборотов в минуту (рис. 3).
Прибор провезли по месторождениям Юкона. Были проведены испытания на концентратах, содержащих большое количество тяжелых минералов, включая касситерит, магнетит, гранат. Степень извлечения золота на сите, даже при работе с наиболее твердыми материалами (гранат), обычно превышал 90 %. При определении подходящего времени измельчения (обычно менее 7 минут на пробу) лишь очень немногие частицы золота переизмельчались и проваливались сквозь отверстия сита. Типичный результат испытаний представлен на рис. 4.
Следует обратить внимание, что полученный результат практически идеален. Извлечение на каждом сите не только превышало 90 %, а зачастую было гораздо выше этого значения. При этом работа велась на концентрате, который в ином случае просто выбросили бы в отвал. Интересно, что содержание золота в некоторых концентратах составляло более 50 000 г/т — довольно много с точки зрения дальнейшего обогащения. Альтернативы предложенному методу — это цианирование или флотация, хотя юконские добытчики использовать их не могут по ряду причин: из-за строгих требований к экологии, высоких расходов, возможного недостатка технических знаний. Измельчение концентратов на небольших приборах — это жизнеспособное решение, требующее сравнительно немногого, кроме использования самой мельницы, сит и воды.
Как и любой другой метод обогащения, предложенный способ имеет свои ограничения. В масштабах проведенных испытаний измельчение наиболее эффективно для извлечения золота из концентрата с высоким содержанием. Получение драгметалла из непереработанного россыпного материала оказалось слишком медленным, трудоемким, поэтому в данном случае не рекомендуется. Степень и эффективность извлечения снижается при перегрузке мельницы твердыми частицами, мелющими стержнями или плохоотсортированным материалом. С целью повышения однородности материала и сокращения времени измельчения из концентрата должен быть удален крупнозернистый песок. Кроме того, данный метод не очень подходит для извлечения тонких частиц золота крупностью менее 100 меш (0,15 мм), поскольку сита в этом случае быстро забиваются. Тем не менее, предложенный подход позволяет повысить дальнейшее извлечение тонкого золота гравитационными методами, например, с помощью вибрационного концентрационного стола. После получения на ситах крупных частиц золота мелочь легко сепарируется в виде богатого концентрата, крупность которого аналогична крупности неизмельченного материала.
Использование небольшой мельницы чрезвычайно выгодно с точки зрения обогащения и доводки. Этот прибор способен извлекать из промпродукта золото крупностью до +100 меш за несколько минут на пробу. Полученная в результате мелочь лучше подходит для гравитационного обогащения.
Хотя большая часть испытаний была проведена на россыпных месторождениях, принадлежащих независимым добытчикам, метод можно использовать на любом руднике с циклом гравитационного обогащения для переработки промпродукта.
Использованная литература
Clarkson, R. (1996). An evaluation of the gold recovery of sluice boxes using nuclear tracers. Randol Gold Forum, (pp. 59–62). Squaw Creek, California.
Poling, G., & Hamilton, J. (1986). Fine gold recovery of selected sluice box configurations. University of British Columbia, Prepared for Canada/Yukon Economic Development Agreement.
Wills, B., & Napier-Munn, T. (2006). Wills\\' mineral processing technology: An introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery. Elsevier.
