Глины при промывке металлоносных песков на шлюзах

От редакции сайта zolotodb/ru. Предлагаем вашему вниманию одну из старинных статей о глине 1951 года. А что придумали с тех пор за прошедшие 70 лет? 

Журнал «Колыма» № 1, 1951 г.

Гранулометрический состав глинистой фракции

Гидравлические факторы, влияющие на снос металла в хвосты при промывке песков на шлюзах, по своей значимости меньше, чем влияние глин и глинистой «примазки» на снос металла в процессе промывки песков. Таким образом, изучение глин и глинистой «примазки» является особо важным участком работы по обогащению россыпей.

За годы сталинских пятилеток различные научно-исследовательские институты произвели большую работу по исследованию глин. О глинах собрано много новых материалов гранулометрического, минералогического, химического и методологического характера. Глины рассматриваются как мономинеральные и полиминеральные смеси. Основные свойства «глинистой субстанции» зависят от степени дисперсности и пластичности составляющих ее компонентов.

Гранулометрически глинистая фракция включает в себя коллоиды грунтов, т. е. частицы, размер которых менее 0,0025 мм.

С 1931 г. по решению первой Всесоюзной научно-исследовательской конференции принято считать глинистой ту фракцию, гранулометрическая структура которой состоит из частиц размером от 0,005 до 0,0025 мм.

Минеральные частицы размером от 0,05 до 0,005  мм отнесены к пылеватой фракции (по более ранней классификации минеральные частицы таких размеров назывались илом).

Если содержание этих частиц в россыпи достигает 20%, то грунт будет песчано-глинистым или песчано-илистым, содержащим примерно до 3% глины.

С такой примерно характеристикой встречались россыпи на реках Севера.

Когда в грунте преобладают минеральные частицы размером 0,1 до 0,05 мм (если их больше, чем пылевидных), то он называется супесчаным и содержит от 3 до 12% глины. Именно с такой характеристикой нами была встречена россыпь в долине старого русла Бодайбо.

Если содержание пылевидных минеральных частиц в грунте больше, чем песчаных, считая крупность мелкого песка от 0,1 до 0,05 мм, то грунт россыпи называется суглинистым, содержащим от 12 до 18% глины. Такая россыпь относилась к одному из притоков р. Зеи.

Имеются еще два переходных класса гранулометрического состава глинистых фракций: суглинисто-пылеватый содержащий от 12 до 25% глины, тяжелосуглинистый, содержащий от 18 до 25% глины и, наконец, глинистый грунт, содержащий в россыпи от 25 до 55% глины. Такая россыпь, исследованная нами, относилась к типу отложений, образовавшихся на месте разрушения сланцев одного из месторождений Западной Сибири.

Изложенная классификация грунтов глинистых фракций принадлежит к области общего грунтоведения. Ее применение в практике обогащения россыпей облегчит задачу обобщения опыта по исследованию и разработке россыпей.

Россыпи с чисто глинистым грунтом не являются исключением для какого-либо одного из районов, они встречаются повсеместно и в обогатительной практике носят название месниковатых.

По более ранней классификации академика Ф. Ю. Левенсона-Лессинга, глинистый грунт содержит 50% глины; суглинки содержат не менее 20% глины, супеси — не более 10%.

Минеральный состав глинистой фракции

По минеральному составу глины встречаются трех видов: каолинитовые (Аl₂0₃•2Si0₂•2Н₂О), монмориллонитовые (Al₂0₃ • 4SiО₂•Н₂O_n RSiO₂ H₂O) и галоизитовые (Аl₂0₃•2SiO₂•4Н20). Последние встречаются в виде небольших скоплений в различных горных породах.

Глины различного, геологического возраста имеют неодинаковый минералогический состав.

Элювиальные глины в основном представлены каолинитом и слюдами, содержание последних, по данным Е. М. Сергеева, доходит до 24%. Эти глины являются продуктами выветривания и разрушения кристаллических пород на месте их залегания, а также продуктами выщелачивания глинистых известняков.

Аллювиальные глины, подвергающиеся переносу и отмучиванию, могут быть представлены чистым каолином. Однако условия аллювиальных глин не исключают гидрохимических процессов в россыпи, поэтому возможна серитизация каолина и обратный процесс — образование слюды из каолина.

Минеральный состав обусловливает дисперсность глинистой фракции, и поэтому частицы различного размера состоят из различных минералов, в зависимости от их твердости и прочности на истирание. Этим объясняется сосредоточение кварца, полевых шпатов и роговых обманок в более крупных фракциях, тогда как мусковит, имеющий твердость по шкале Мооса 2–2,5, легко подвергается истиранию. Следовательно, с ростом дисперсности содержание мусковита в глинах увеличивается. Биотит содержит двухвалентное железо, которое легко окисляется и тем самым способствует разрушению его кристаллической решетки. Следовательно, чем меньше размеры частиц биотита, тем интенсивнее идет процесс разрушения. Поэтому с ростом дисперсности содержание биотита в глинистой фракции уменьшается, и в более крупной фракции глин биотита может быть больше, чем мусковита.

Присутствие в глинистой фракции частиц кварца повышает ее водопроницаемость и одновременно снижает пластичность. Наоборот, присутствие в глинистой фракции мусковита понижает ее водопроницаемость и увеличивает пластичность. Это объясняется формой частиц указанных минералов. Плоские листочки мусковита легче могут скользить, чем округлые частицы кварца. Следовательно, пластичность мусковита обусловливает меньшую пористость глин и тем самым снижает водопроницаемость по сравнению с кварцем.

Внешним отличительным признаком состава глинистой фракции является цвет глин, который зависит от минерального состава. Каолинит и галоизит придают глинам белый и светло-серый цвет. Мусковит, хлорит, глауконит, биотит, роговая обманка и авгит окрашивают глины в зеленоватые, светло-зеленоватые и голубоватые тона. Гидратные соединения окислов железа определяют желтые, бурые и красные цвета глин различных оттенков и интенсивности.

Химический состав глинистой фракции

 Зная минеральный состав глинистой фракции, можно приблизительно определить и ее химический состав. Все глины содержат SiО₂, А1₂О₃ и Н₂О. При этом SiО₂ содержится в глинах значительно больше, чем других химических компонентов, и достигает в песчанистых глинах до 80%. Содержание А1₂О₃ в глинах обычно меньше содержания SiО₂, но в жирных пластичных глинах содержание А1₂О₃ приближается к содержанию SiО₂ и достигает 40–45%.

Другие компоненты: Fe₂О₃, FO, CaO, MgO, К2О, Na₂O, TiO₂ и нередко МnO — почти во всех глинах находятся в различных количествах. С ростом дисперсности в глинистой фракции уменьшается содержание SiO₂, CaO, Na₂O и возрастает содержание А1₂О₃, Fe₂0₃, гумуса и связанной воды.

Глины металлоносных россыпей по своему химическому составу тесно связаны с минеральным составом россыпи и мало чем отличаются от типичных широко распространенных в природе глин.

Ниже мы приводим сравнительные данные двух химических анализов одного и того же материала металлоносных песков, но лишь различной крупности. Перед сдачей в химическую лабораторию исходные пески, поступившие из Бодайбо в один из московских институтов, были подвергнуты сухой классификации на ситах до крупности 0,8 см и далее мокрой классификации через набор сит, заканчивая ситом 200 меш. Анализы приводятся в таблице. Здесь же помещены средние данные из серии рентгеновских анализов, выполненных почвоведом Морозовым С. С. при исследовании глинистых частиц размером 1 •10^-4 см (0,001 мм).

Глинистые частицы минус 0,001 мм были выделены Морозовым С. С. из подзолисто-болотных почв Московской области.

Сравнение анализов двух фракций ленских песков и сопоставление с ними анализа глинистой фракции из центрального района СССР

 Данные таблицы неопровержимо доказывают большую общность химического состава весьма распространенных глин с химическим составом металлоносных россыпей. Следовательно, к исследованию глинистой фракции россыпей и главным образом глинистой «примазки» приложимы законы и методика исследования, установленные для такой обширной области, как область общего грунтоведения.

Глинистая «примазка»

 Глинистая «примазка» в металлоносных россыпях представляет собою отчетливо выраженную разновидность глинистой фракции. «Примазка» отличается рядом свойств от общей массы глинистой фракции. Во-первых, она заполняет изломы и трещины гали и нередко содержит значительное количество металла. Она обладает пластичностью и вязкостью и как бы является цементирующим веществом, облегающим отдельные кристаллики минералов.

Масса «примазки» обладает большей плотностью и меньшей водопроницаемостью. Следовательно, по гранулометрическим признакам «примазка» относится к классам наибольшей дисперсности и включает коллоиды, так как доказано, что коллоидальное вещество, добавленное к глинам, повышает их пластичность. Минеральный состав примазки, естественно, соответствует типу дисперсных фракций россыпи и, следовательно, состоит из вторичных минералов группы монмориллонита, каолинита и калиевых минералов. Химический состав «примазки» бесспорно соответствует приведенному выше анализу фракции минус 0,001 мм. Отношение SiO₂ / R₂O₃ в коллоидной фракции «примазки» больше единицы. Известно, что большое количество SiO₂ в коллоидах указывает на большой отрицательный заряд, который сохраняется в любой среде, так как коллоиды с небольшим содержанием SiO₂ в кислой среде становятся электроположительными.

Некоторые физические черты глинистой фракции

 Сама по себе масса коллоидального вещества не обладает вязкостью и крепостью, которыми обладают пластичные глины, но добавка коллоидов к непластичным телам и частицам повышает их пластичность. По-видимому, частицы глины в «примазке» окружены оболочкой коллоидов. Само коллоидное вещество находится в водной оболочке. Смесь эта и дает вязкую жидкость.

Коллоидальная жидкость в отношении глин действует так же, как действуют глины в отношении кристаллической части смеси, т. е. как цементирующее вещество. Коллоиды связывают массу глинистых частиц, придавая ей свойства, средние между свойствами твердого и жидкого тела. Изученная нами «примазка» относилась к древней доледниковой россыпи. Возможно, что в россыпях различного геологического возраста «примазка» может иметь свои отличительные черты, но бесспорно то, что в процессе выветривания действие воды на силикаты в любом месторождении дает одни и те же гидрозоли, как, например, гидроокись алюминия, гидроокись железа, кремнекислоту и каолинит, которые перемещаются по капиллярам, коагулируют и переходят в гидрогели, отлагаясь на гале, валунах и плотике.

Количество геля в глине металлоносных песков зависит от возраста россыпи и продолжительности воздействия воды. Это и есть тот процесс, который в общих чертах принято характеризовать: «Глины — продукты выветривания и разрушения горных пород, нерастворимое вещество которых покрыто желатинообразными оболочками».

Дезинтеграция глины

 В практику разработки металлоносных россыпей внедрился термин «дезинтеграция песков». На самом деле термин этот применяется неправильно. Раздельно-зернистые пески несвязанного грунта не нуждаются  в дезинтеграции. Если такие пески будут содержать металл, то они свободно отдадут его в любом потоке воды. 

Но так как пески россыпных месторождений содержат глины, которые являются связующим веществом между кристалликами песка, эфеля и гали, то, следовательно, задача сводится к дезинтеграции глин при промывке металлоносных песков. Эта задача более сложная и до сих пор обогатителями мало изученная. Так как глинистая «примазка», то есть наиболее дисперсная и вязкая фракция глины в металлоносных песках является причиной значительных потерь при разработке россыпей, то, следовательно, одним из важнейших направлений исследования по обогащению россыпей является дезинтеграция глин. Но это направление существенно отличается от тех многочисленных исследований глин, которые относятся к области общего грунтоведения, тем, что в основном оно имеет в виду пептизацию глин, то есть уничтожение хлопьевидной структуры глин, распад комочков и крупных комьев глины, освобождение металла от «примазки».

В обогатительной литературе есть работа К. И. Тушинской (1937-38 г.), которая анализирует состав мути на ленских шлюзах. По ее данным, глинистых частиц в мути содержится от 34,7 до 55,08%. Следовательно, кроме глинистых частиц муть содержит от 44,92 до 65,3% частиц более крупной фракции, чем глины. Эти данные проливают свет на условия размокания глины. Известно, что добавка к пластичным и вязким глинам кварцевой пыли делает плотные глины водопроницаемыми. Примеси боратов и силикатов вызывают исчезновение хлопьев глины, т. е. пептизацию. Этим же свойством обладают аммиак, гидроокись и карбонаты щелочей. Щелочи понижают вязкость глинистой суспензии. Явление это объясняется отрицательным зарядом гидроксильных ионов, которые электростатически отталкивают однородно-заряженные частицы и тем самым являются причиной разрушения хлопьев. Под влиянием щелочи пластичные глины переходят в текучую массу, разжижаются. Избыток щелочи вызывает соединение малых частиц коллоидов в крупные агрегаты, вследствие чего суммарный объем водных оболочек геля становится меньше.

Освобожденная вода в гидротизированной массе геля начинает играть роль растворителя, под влиянием этого происходит превращение пластичной массы глины в ее суспензию. Этим путем возможно разжижение глинистой «примазки». Под действием гравитационной воды глинистая суспензия легко смывается, высвобождая при этом все минеральные частицы, том числе и частицы металла.

Механическая дезинтеграция в дражных бочках, скрубберах, протирка на грохоте достигает своей цели благодаря истирающему действию кристаллической части горной массы, а также благодаря падению гравитационной воды под напором. Время, затрачиваемое на единицу массы при этой операции, исчисляется секундами. Так, например, горная масса проходит через скруббер в зависимости от ее поступательной скорости V м/сек. и задерживается в скруббере t секунд. При этом значение этих величин колеблется в пределах V=0,19 м/сек. — 0,03 м/сек. и соответственно этому t=15 сек.–90 сек.

Движение этой же массы по основному шлюзу в зависимости от средней скорости потока и длины шлюза может увеличивать значение t еще на 20 секунд, если при этом принять длину шлюза 20 м и среднюю скорость потока около 1 м/сек. Следовательно, на дезинтеграцию глин имеется времени от 45 сек. До 1 мин. 50 сек., не считая вспомогательных приборов.

Этого времени в первом случае явно недостаточно даже на простой распад комочков глины в процессе промывки песков; 1,5–2 секунды на дезинтеграцию считаем достаточным для песков, отнесенных нами к 1-й группе промывистости. Для ускорения процесса дезинтеграции глин 2-й и 3-й групп промывистости песков и главным образом для дезинтеграции «примазки» требуются особые мероприятия, которые устанавливаются опытом.

Выводы

 1. Всестороннее изучение глин, содержащихся в металлоносных россыпях, является весьма важной и неотложной задачей. Это необходимо для полного исследования вопроса борьбы с потерями металла при промывке песков на шлюзах.

2. Внедрение в обогатительную практику строгой классификации глинистых фракций по их гранулометрическому и минералогическому составу облегчит задачу обобщения многостороннего опыта в процессе промывки песков с различным гранулометрическим и минералогическим составом глинистых фракций, различно влияющим на снос металла в хвосты.

3. Необходимо проведение опытов по применению пептизаторов, улучшающих водопроницаемость пластичных глин и ускоряющих дезинтеграцию особо вязких глин, главным образом «примазки».

4. Задача стопроцентного извлечения свободно извлекаемого металла из россыпей требует установления зависимости от гранулометрического, минералогического и химического состава глинистых фракций для скорости дезинтеграции глин под действием гравитационной воды и связи этой зависимости с технологическим процессом промывки песков (притом именно песков, а не только гравия, гали и валунов).

5. В качестве метода по изучению гранулометрического состава глин наиболее производительным является метод центрифугирования. ■

Дополнительная информация

 Прииск Соловьевский: эффективные технологии в россыпной золотодобыче, 2014

Технология селективной добычи и сухого обогащения глинистых титансодержащих песков, 2007

Технология извлечения золота из глинистых кор выветривания Южного Урала, 2005

Потери металла при промывке песков, 1952

-0+1

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница