Предварительная концентрация руды на подземном руднике методами сортировки и первичной гравитационной сепарации (гравитационная сепарация)

Окончание. Начало статьи

Предварительная концентрация руды гравитационным методом предполагает обогащение ценного компонента и удаление пустого материала на основе разницы удельной плотности материала. Гравитационная переработка — это одна из самых старых технологий обогащения, которая вновь начала приобретать популярность в последние годы, как следствие развития соответствующих технологий. На данный момент существует множество типов оборудования обогащения минерального сырья относительно высокой крупностью (>1 мм), к которым можно отнести отсадочные машины, спиральные или тяжелосредные сепараторы.

Отсадочная машина внутреннего давления разработки компании «Gekko» — современная разновидность систем гравитационного обогащения, которая благодаря своей компактности подходит для создания модульных систем переработки на подземных рудниках. В табл. 2 указаны основные технические характеристики машин серии IPJ. Обычно отсадочные машины используются для разделения относительно крупных частиц при относительно низкой разнице в удельной плотности. Работа машины основана на расширении слоя материала со стесненным падением: таким образом более тяжелые частицы перемещаются к нижней части, легкие — остаются в верхней части слоя. Тонкая регулировка обогащения производится путем контроля длины и частоты механических колебаний. В результате колебаний слой поднимается и затем растекается с уменьшением скорости, при этом расположенные снизу тяжелые частицы выходят первыми, и так происходит до тех пор, пока не уйдет весь слой. Слой медленно стягивается, позволяя тяжелым частицам выпадать через отверстия, сформированные после прекращения движения крупных частиц.

Таблица 2. Технические характеристики отсадочных машин высокого давления компании «Gekko»

Отсадочные машины внутреннего давления для первичного гравитационного обогащения используются на руднике компании «Castlemaine Gold Fields» (пирит, арсенопирит, золото), в качестве части установки Python на южноафриканском руднике «Kloof» компании «Goldfield» (арсенопирит, золото) и руднике «Pirquitas» компании «Silver Standard» (свинец, серебро, минералы олова). Эти и другие примеры описаны в литературе [Gray et al., 2011; Dominy et al., 2009, Hughes et al., 2008].

Испытания

Анализ пригодности руды к первичному гравитационному обогащению при определенной крупности — первый шаг к изучению возможности применения предварительной концентрации. Как было указано выше, существует множество вариантов переработки, хотя требования к их испытаниям на раннем этапе разработки рудного тела ориентированы на анализ руды, а не применимости оборудования. Каждый метод испытаний имеет свои сильные и слабые стороны, что необходимо учитывать при планировании экспериментов.

Результаты исследования обычно представляются в виде кривой выхода, указывающей на то, какое количество минерала концентрируется в определенной доле массы питания. Пример двух типичных кривых выхода представлен на рис. 5. Проба А представляет собой руду, пригодную для предварительной концентрации. Извлечение ценного компонента в пробе очень высокое (90%) при относительно малой массе (10%) фракции данной крупности. В сравнительных целях приведена кривая по пробе В — руды, которая позволяет удалять пустой материал с извлечением выше 95%  и сбросе 25% материала данной крупности. Кривая (здесь не представлена) с наклоном 1:1 указала бы, что материал не подходит для гравитационного обогащения. Конечная оценка пригодности руды к первичному гравитационному обогащению базируется на экономическом аспекте предлагаемого проекта, который можно проанализировать при наличии необходимых для этого данных.

Первоначально для разделения минералов, содержащихся в пробе, на основе разницы плотности, использовался метод обогащения в тяжелой жидкости (heavy liquid separation, HLS). Как правило, для этого в органическую жидкость с высокой удельной плотностью помещали анализируемый материал, после чего собирали тяжелую (с высокой удельной плотностью) и легкую (с малой удельной плотностью) фракции. Процесс повторяли с использованием жидкости меньшей плотности (например, разбавляли исходную) до тех пор, пока проба не разделялась на различные фракции определенной удельной плотности. По полученным таким способом данным можно построить кривую выхода. К сожалению, обычно применяемые для указанного метода жидкости, например тетрабромметан, высокотоксичны и запрещены по причине высокого риска для здоровья.

К методам испытаний, альтернативным HLS, можно отнести тяжелосредную сепарацию, в частности при помощи опытных гидроциклонов и конусных установок Viking компании «Gekko». Лабораторные условия ограничивают диапазон крупности, при которой можно проводить подобные эксперименты. Поскольку переработка на указанных типах оборудования — процесс динамический, необходимо разделить подлежащую анализу пробу на некоторое количество фракций по крупности; это обеспечит то, что полученные результаты будут связаны непосредственно с возможностью гравитационного обогащения, а не с размером осаждающихся частиц. Примерная схема испытаний на предмет первичного гравитационного обогащения с использованием конусной установки Viking и тяжелосредного сепаратора представлены на рис. 6.

Опытный тяжелосредный гидроциклон состоит из смесительного бака, насоса, смешивающей камеры, питателя, панелей выпуска жидкости, промывочного грохота и магнитного сепаратора. Диапазон крупности анализируемой руды обычно составляет от минус 6 до +3 мм. Материал перемешивается в смесительном баке, затем перекачивается в камеру, откуда подается в среду из ферросилиция (взвешенную). Совмещенный материал гравитационно перемещается в тяжелосредный гидроциклон с постоянным давлением. Удельная плотность питания гидроциклона смеси измеряется, для ее поддержания регулируют добавку воды. Продукты в виде тяжелой и легкой фракций смываются по специальным панелям, среда возвращается в смесительный бак. Промывка фракций производится с помощью воды; они проходят через магнитный сепаратор для концентрации. Затем среда при необходимости разбавляется, весь процесс повторяется до тех пор, пока по пробе не будет получено достаточное количество данных для построения кривой выхода.

Конусная установка Viking используется для разделения и анализа крупных частиц (обычно >6 мм) на предмет пригодности материала к гравитационному обогащению. Для поддержания удельной плотности пульпы на установке применяется смесь воды и ферросилиция. Среда в конусе перекачивается вверх по вертикальному стволу и попадает в камеру для тяжелой фракции. Затем среда разгружается методом слива и возвращается в конус. Чтобы отрегулировать установку Viking в процессе испытаний, используют трассеры с известной удельной плотностью. Границы разделения фракций корректируются изменением соотношения воды к ферросилицию. На рис. 7 изображена опытная конусная установка Viking компании «Gekko». С целью построения кривой выхода проба руды прогоняется по установке при увеличении или уменьшении удельной плотности среды. Следует заметить, что предельная граница удельной плотности при испытаниях на приборе Viking составляет 3,8.

При анализе материала крупностью менее 1 мм следует использовать метод непрерывного гравитационного извлечения (англ. Continuous Gravity Recovery, CGR), дающий достаточно репрезентативные данные для построения кривой выхода и оценки возможности гравитационного обогащения. Подробное описание данного подхода и его роли при оценке пригодности руды для предварительной концентрации на подземной станции «Python» можно найти в литературе [Dominy et al., 2011; Hughes et al., 2010]. CGR несколько отличается от методов, представленных выше, так как включает измельчение и гравитационную переработку (для оценки возможности гравитационного обогащения руды на цикле измельчения). Эта технология может применяться к процедурам испытаний, описанным выше, однако это потребует большего количества материала, поэтому она будет проводиться только после того, как начальная характеристическая работа показала некоторый потенциал грубого разделения гравитации.

После того, как была доказана пригодность руды в предварительной концентрации гравитационным методом, можно провести испытание на предмет обоснования гравитационного цикла в рамках выбранной технологической схемы. Например, компания «Gekko» использует опытную отсадочную машину внутреннего давления (производительностью 1 т/ч) для анализа материала крупностью 0,1–5 мм.

Выводы

Предварительная концентрация руды на подземном руднике при разработке тонкожильных месторождений может оказать существенное влияние на экономику добычи. Важным аспектом применения данного подхода являются технологические испытания, предпринимаемые на ранних этапах проекта для анализа пригодности руды к предварительной концентрации.

Наилучшим образом для предварительной концентрации руды подходят установки сортировки и гравитационного обогащения, в частности отсадочные машины внутреннего давления, так как позволяют перерабатывать руду высокой крупности, не требуют большого количества инфраструктуры, благодаря возможности модульного исполнения без особых осложнений могут быть использованы на подземном руднике.

Успешная разработка и долгосрочная эксплуатация подземной станции предварительной концентрации зависит от тесного сотрудничества специалистов высокого класса в области горного дела, металлургии и геологии.

Авторы выражают благодарность компаниям «Gekko Systems Pty» и «Steinert Australia Pty» за разрешение использовать информацию, представленную в статье.

Источник: Материалы конференции «Narrow Vein Mining Conference», Перт, Австралия, 26–27 марта 2012 г.

Переведено и опубликовано с разрешения J. van Zyl и «Steinert Australia»

Перевод с англ.: С. С. Верхозин, АО «Иргиредмет»

Читать начало статьи: Предварительная концентрация руды на подземном руднике методами сортировки

Список литературы приведен в жрунале "Золотодобыча" 229 и 230.

-0+0

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница