Изучение возможности применения процесса тяжелосредного обогащения для переработки различных типов руд

Тестова И. Я., с.н.с.
Рахмеев Р. Н., с.н.с, к.т.н.
АО «Иргиредмет»
Золотодобыча, №242, Январь, 2019

Одним из современных направлений совершенствования технологических схем первичного обогащения алмазо-, золотосодержащих, полиметаллических и других типов руд является применение процесса тяжелосредного обогащения.

Процесс тяжелосредной сепарации (ТСС) имеет разнообразное применение. Его можно использовать для разделе­ния почти любого материала с двумя и более компонентами различной плотности. 

Существует две главные области применения тяжелосредной сепарации:

-получение отходов (хвостов) с низким содержанием ценных компонентов на стадии предварительного обогащения, дальнейшая переработка которых не оправдана, и они могут быть направлены в отвал;

-получение продуктов с высоким содержанием ценных компонентов для переработки их по отдельным схемам или получения товарных концентратов.

Верхняя граница крупности обогащения в статических условиях определяется эффективной крупностью раскрытия ценных компонентов. Нижняя граница при динамической тяжелосредной сепарации определяется крупностью, при которой может быть достигнута эффективная регенерация суспензии.

Применение данного процесса имеет следующие преимущества:

-возможность точного разделения по плотности материала при минимальном засорении продуктов обогащения посторонними фракциями;

-широкий диапазон крупности;

-возможность выбора необходимой плотности разделения от 1,3 до 3,1 г/см3;

-малая чувствительность к колебаниям нагрузки и изменению вещественного состава руды.

Используемые модульные установки для ТСС отличаются компактностью с хорошо согласованным по производительности оборудованием и рациональной его компоновкой. Контроль технологического процесса тяжелосредной сепарации осуществляется путем поддержания в заданных пределах производительности установки по исходному питанию, плотности суспензии, расхода воды и уровня суспензии в баках готовой и разбавленной среды.

С целью определения эффективности процесса разделения в тяжелосредных обогатительных аппаратах используются трассеры, имеющие различную плотность (соответствующую определенному цвету) и крупность. По данным распределения трассеров в продуктах сепарации строятся кривые разделения Тромпа, на основе которых определяется фактическая плотность разделения и среднее вероятное отклонение (Еpm), характеризующее точность сепарации.

Аппаратурное оформление гидроцик­лонной установки характеризуется каскадным размещением оборудования с самотечным движением потоков. При эксплуатации установки требуется минимальное количество обслуживающего персонала. Управление процессом разделения легко осуществляется посредством его автоматизации.

Аппараты, применяемые для обогащения руд (песков) в тяжелой среде, по способу разделения подразделяются на два основных вида: в одних оно осуществляется в статических условиях, в других — в динамических. К сепараторам статического типа относятся конусные, барабанные, корытные и комбинированные, в которых возможно обогащение рудного материала крупностью от 6 до 300 мм. Тяжелосредные аппараты динамического типа представлены гидроцикло­нами, которые могут использоваться для обогащения материала крупностью от 1 до 50 мм.

Первые работы по изучению обогатимости алмазосодержащих руд и песков Якутии были начаты в институте Иргиредмет в 1957 г. Положительные результаты лабораторных исследований послужили основанием для проведения полупромышленных испытаний процесса ТСС и выдачи данных для проектирования обогатительной фабрики №3 треста Якуталмаз. Повторно к этому вопросу (применение тяжелосредной сепарации на алмазном сырье) вернулись в конце 1990-х и начале 2000-х по настоянию специалистов АО «Иргиредмет» после изучения актуальной информации по мировому опыту в данной области и зарубежной командировки в ЮАР. В связи с этим сотрудники лаборатории обогащения алмазосодержащего сырья Иргиредмета принимали непосредственное участие в запуске и настройке режимных параметров тяжелосредной сепарации на большинстве алмазоизвлекательных фабриках и драгах. В настоящее время процесс тяжелосредной сепарации применяется на всех отечественных алмазоизвлекательных предприятиях как для первичного обогащения исходной руды месторождений трубок «Айхал», «Комсомольская», «Карпинского», «Архангельская» и «Нюрбинская», песков месторождений трубки «Нюрбинская» и участка «Горный», месторождение им. В. Гриба (Архангельскгеолдобыча), так и для перечистки концентратов отсадочных машин и винтовых сепараторов при обработке руды кимберлитовых трубок «Юбилейная», ГРО «Катока (Ангола).

Тяжелосредное обогащение рудного материала -35+6 мм, 25+1,2 мм, -6(5)+1,2(1,4) мм осуществляется на модульных установках в гидроциклонах производительностью 35–100 т/ч. Опыт промышленной эксплуатации ТСС на предприятиях АК «АЛРОСА» показывает, что процесс обога­щения кимберлитов в тяжелосредных гидроциклонах протекает довольно устойчиво и с высокой эффективностью.

Экономическая целесообразность применение тяжелосредного обогащения в технологии обработки золотосодержащих руд была доказана специалистами Иргиремета еще в 1973 г. и подтверждена вновь в 2005 г. лабораторными, полупромышленными и укрупненными исследованиями на рудах месторождения Сухой лог.

Обобщая результаты испытаний, можно констатировать, что применение процесса тяжелосредного обогащения на рудном материале крупностью -40+2 мм позволяет вывести в отвал 57–65% породы с отвальным содержанием золота 0,3–0,4 г/т, а на рудном материале крупностью -6+2 мм и -5+1 мм может обеспечить вывод в отвал 58–74% породы с отвальным содержанием золота 0,2–0,4 г/т.

В последнее десятилетие в Иргиредмете постоянно проводятся исследования по предварительному обогащению в тяжелых суспензиях золото-, сурьмяносодержащих, полиметаллических и других руд.

Определение предварительной оценки на обогатимость рудного материала методом тяжелосредной сепарации проводится следующим образом:

-выполнение фракционного анализа с применением тяжелых жидкостей «Бромоформ», «М-45» и «ГПСВ»;

-определение распределения в каждой фракции наличия ценных компонентов;

-изучение минералогического состава каждой фракции.

На основе полученных данных выбирается плотность рабочей суспензии и проводятся укрупненные испытания, которые выполняются как в статических условиях с использованием тяжелосредного сепаратора «Викинг» фирмы GEKKO и тяжелосредного конуса, так и в динамических условиях с использованием лабораторной тяжелосредной установки (в гидроциклоне). Для приготовления суспензии используется мелкогранулированный ферросилиций.

В период с 2004 по 2016 г. были проведены лабораторные исследования по определению эффективности тяжелосредной сепарации полиметаллической руды месторождения Шануч и сурьмяносодержащей руды месторождений Жипкоша, Удерейское.

Рудный материал месторождения Шануч крупностью -5+0,5 мм и -2+0,5 мм достаточно эффективно обогащается в тяжелой суспензии в гидроциклоне с получением коллективного медь-никель-кобальтсо­держащего концентрата, основу которого составляет пирротин, и хвостов с отвальным содержанием никеля и кобальта. При плотности рабочей среды 2,0 г/см3 выход концентрата не превышает 60%, а извлечение никеля, ко­бальта и меди в него составляет соответственно 96,6; 96,1 и 75,6%. В этом случае содержание никеля и кобальта в концентрате зафиксировано в 1,62 раза выше, чем в исходном питании, а меди — в 1,29 раза.

Наиболее высокие показатели обогащения сурьмяносодержащей руды месторождения Жипкоша крупностью -5+1 мм в тяжелосредном гидроциклоне достигнуты на плотности рабочей суспензии 2,3 г/см3 — извлечение сурьмы в концентрат составило 87,0% при его выходе 55,9%, а хвосты получены с отвальным содержанием сурьмы 0,37%.

По данным проведенных исследований исходной руды месторождения Удерейское по предварительному тяжелосредному обогащению классов крупности -50+20 мм, -20+10 мм, -10+5 мм, -5+1 мм можно сделать следующие выводы:

-концентрация ценных компонентов (золото, сурьма, мышьяк) в тяжелой фракции возможна для каждого из классов крупности;

-степень сокращения материала с применением тяжелосредной сепарации необходимо выбирать исходя из параметров выхода тяжелой фракции, содержания в хвостах и потерь ценного компонента.

 Так, при выходе тяжелой фракции крупностью -50+20 мм, -20+10 мм, -10+5 мм в пределах 28–35% возможно увеличить содержание золота в ней в среднем в 3 раза, сурьмы и мышьяка — в 4–4,5 раза по сравнению с исходным при небольших потерях ценных компонентов и содержании их в хвостах: золота — 0,22–0,38 г/т; сурьмы — 0,5–1,1%; мышьяка — 0,05–0,13%. При обогащении класса крупностью -5+1 мм в отвальный продукт можно вывести 38,6% материала с весьма низким содержанием ценных компонентов: золота — 0,23 г/т; сурьмы — 0,17%; мышьяка — 0,05 %.

Выполненные в 2010 г. лабораторные исследования на обогатимость пробы разубоженной золотосодержащей руды месторождения Петропавловское различных классов крупности показали возможность применения процесса тяжелосредной сепарации для ее предварительного обогащения. При этом обогащение материала крупностью -50+20, -20+10 и -10+5 мм осуществлялось в статических условиях в тяжелосредном конусе «Викинг» фирмы GEKKO при плотности суспензии из мелкогранулированного ферросилиция 2,64– 2,76 г/см3, а руда крупностью -5+1 мм в динамических условиях — в тяжелосредном гидроциклоне при плотности рабочей суспензии 2,08 г/см3. Предварительное тяжелосредное обогащение разубоженной золотосодержащей руды крупностью -50+5 мм и -5+1 мм позволит вывести в отвал 52–60% хвостов ТСС с забалансовым содержанием золота 0,26–0,34 г/т и повысить в 1,44–1,66 раза массовую долю золота в концентрате при его извлечении до 85,0%.

С 2016 по 2018 гг. проводились исследования по определению возможности применения процесса тяжелосредной сепарации для предварительного обогащения различных типов полиметаллической руды. Исследования проводили в тяжелых жидкостях «Бромоформ» и «М-45» плотностью 3,00; 2,90; 2,85; 2,80; 2,75; 2,70 г/см3 и 2,60 г/см3 по различным классам крупности.

Можно констатировать, что метод тяжелосредного обогащения может успешно применяться для предварительного обогащения материала крупностью -50+1 мм при плотности разделения 2,75–2,80 г/см3 и для сепарации исходной руды на материале широких классов крупности: -150+50; -150+20 и 150+10 мм при оптимальной плотности разделения 2,75 г/см3.

Анализ полученных результатов показал, что при вышеуказанных технологических параметрах разделения в тяжелых средах возможно вывести в отвал до 40% породы. При этом потери свинца, цинка, золота, серебра и меди составят не более 5%.

Показатели тяжелосредной сепарации руды в тяжелой среде на промышленном оборудовании могут не­сколько отличаться от результатов деления ее в тяжелой жидкости. Однако очевидно, что все ценные компоненты для всех исследованных типов руды в заметно большей степени распределяются в тяжелую фракцию, а содержания ценных компонентов в легких фракциях малы, например, плотностью менее 2,75 г/см3 они в основном ниже или на уровне отвальных значений и в некоторых случаях несколько выше. Это позволяет сделать вывод о технологической эффективности тяжелосредного обогащения данной исходной руды и рекомендовать данный процесс к внедрению на обогатительной фабрике, перерабатывающей полиметаллическую руду.

В заключение следует отметить, что процесс тяжелосредной сепарации, кроме алмазодобывающей промышленности, может найти успешное применение в схемах обогащения золотосодержащих, сурьмяных, полиметаллических и других типов руд для предварительного обогащения исходного сырья перед переделами измельчения или после мельниц полусамоизмельчения на материале крупностью -25(20)+1 мм с целью вывода с хвостами ТСС в отвал породы с отвальным содержанием ценного компонента. Это обусловит возможность вовлечения в переработку ряда забалансовых руд, а также повышения эффективности процесса полусамоизмельчения руд и в целом снижения удельного расхода электроэнергии на переделы измельчения на 20–30%.

В настоящее время данный метод может быть актуален при вовлечении в обработку забалансовых, разубоженных и руд приконтактной зоны месторождений полезных ископаемых, который позволит получить продукты с содержанием ценных компонентов для дальнейшей их переработки. Данный процесс также может применяться при технологической оценке руд разведываемых месторождений.

 

Лаборатория обогащения алмазосодержащего сырья АО «Иргиредмет»

8 (3952) 728–729 (доб. 1131),

8 (3952) 33–08–61, knm@irgiredmet.ru


-0+3
Просмотров статьи: 616, комментариев: 14       

Комментарии, отзывы, предложения

Журавлев, 21.02.19 15:48:25

Спасибо авторам. Давно не было про тяжелосредную сепарацию. Надоело про шлюз с отсадкой читать.

Наталья Константиновна, 21.02.19 17:13:10 — Авторам статьи

Доброго времени суток! Скажите, какие потери утяжелителя будут :

- с продуктами сепарации,

-с хвостами регенерации на тонну обогащаемого материала?

ваовав, 21.02.19 18:38:42

Статья конечно интересная, но возникает ряд вопросов.

Бром, как утяжелитель является дорогостоящим и токсичным элементом и не ясно, как обогатители будут решать экологические проблемы.

Для обогащения алмазов эта технология более менее подходит,но для обогащения золота малоэффективна.

Не надо забывать, что золото достаточно хорошо растворяется в броме.

Не ясно зачем подобная технология применяется для обогащения материала крупнее +3,ведь это можно делать и с помощью гравитационных технологий.

Магадан, 22.02.19 02:16:40 — ваовав, 21.02.19

У меня тоже есть сомнения для золота. Однако заранее говорить что, технология для золота малоэффективна, может быть не стоит. Хотелось бы узнать оценку авторов.

Брат, 22.02.19 15:41:48

На рубеже развала Союза Сеймчанская ГРЭ проводила работы по изучению обогащения в тяжелых средах россыпных шофских хвостов. Оборудование было лабораторного уровня, но результаты впечатляли.

Инженер, 24.02.19 17:24:12 — Брат

Вы, наверно, имеете ввиду магнитожидкостную сепарацию? Про нее когда-то много говорили, потом забыли.

knm@irgiredmet.ru, 25.02.19 04:05:52 — ваовав

Здравствуйте, если бы вы внимательно читали статью, то в ней сказано, что "Бромоформ"(CHBr3 плотность 2,89 г/см3- это легкоподвижная, бесцветная жидкость, которая не разлагает минералы), а не Бром, применяется для проведения фракционного анализа в лаборатрных условиях.

Для тяжелосредного обогащения в промышленных условиях в качестве утяжелителя суспензии применяются ферросилиций, магнетит и др.

Наша лаборатория не первый год занимается методом тяжелосредного обогащения применимо для золотосодержащих руд, поэтому, для того чтобы узнать пойдет этот метод или нет, присылайте пробу.

knm@irgiredmet.ru, 25.02.19 04:17:31 — Наталья Константиновна

Здравствуйте, Наталья Константиновна. Потери утяжелителя зависят от свойств руды (пористости, глинистости и т.д.) На алмазоизвлекательных фабриках потери ферросилициевой суспензии с продуктами обогащения и регенерации составляют 150-250 г/т питания тяжелосредной установки и 30-50 г/т исходного питания фабрики.

Геолог, 26.02.19 11:57:36 — Авторам

Насколько я понял, в результате обработки дробленой руды у вас "уплывет" кварц, полевые шпаты, кальцит, наверное уйдут углистые и глинистые сланцы и вы получите концентрат с удельным весом более 2,75-2,80. В принципе, получить тяжелый концентрат можно и на отсадочной машине. Какие у вас преимущества перед отсадочной машиной?

1111111, 27.02.19 15:51:22 — Геологу

Преимущества перед одсадочной машиной очевидны: нет необходимости в измельчении и классификации, достаточно дробления.

Правда не для всех типов руд это подходит. Во многих случаях сильно падает извлечение. Но например для оловянных руд этот метод весьма перспективный.

Валерий, 27.02.19 23:17:16 — 1111111

Плотность золота 19,32г/см3, этим всё сказано. Будет тяжелая среда ближе к плотности золота, тогда будет результат, на сегодня такой среды нет. Есть ртуть 13,55 г /см3. Но ртуть запрещена, слишком вредная...

Александр, 20.03.19 16:28:34 — Валерий

Плотность в банковских слитках у золота 19,32 - они обогащения не требуют. А сростки рудных минералов с золотом 2,8-3,5 чаще всего. Плотность породы пустой в районе 2,4-2,6. Поэтому все работает.

Геолог, 20.03.19 16:46:44 — 1111111, 27.02.19

Не понял ваши слова: "Преимущества перед одсадочной машиной очевидны: нет необходимости в измельчении и классификации, достаточно дробления."

На отсадку тоже можно пустить материал, например минус 16 мм. А на шлюз вообще хоть минус 200 мм.

Валерий , 25.03.19 00:50:47 — Александр

На алмазах тежелосредка работает, сам тому свидетель. На золоте, при плотности пустой породы 2.4-2.6 условия уж очень идеальны! Что делать со всей шнягой в концентрате выше 2.6, тот же пирит при 4.9? Может и есть такие уникальные месторождения, где вмещающие породы плотностью 2.4 - 2.6, тогда тежелосредная сепарация применима. А в остальном, какое то сомнительное обогащение, работа ради работы получается.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Изучение возможности применения процесса тяжелосредного обогащения для переработки различных типов руд »


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 6":

подписаться на комментарии