Опыт применения винтовой сепарации при полупромышленном обогащении песков с мелким и тонким золотом и высоким содержанием минералов тяжелой фракции

В 2020 г. в Республике Саха (Якутия) в рамках геологоразведочных работ были обогащены две валовые технологические пробы аллювия (объем — 3,66 тыс. м³ и 1,55 тыс. м³ соответственно) россыпного месторождения алмазов с попутным мелким и тонким золотом (здесь и далее МТЗ: весьма мелкое золото — минус 0,25+0,1 мм, тонкое — минус 0,1+0,05 мм согласно [1]).

Обогащение выполнялось в летнее время на модульной ГОУ (геологической обогатительной установке). Водоснабжение ГОУ осуществлялось по оборотной схеме насосной станцией ДНУ-200 из зумпфа илоотстойника. Пески, в зимнее время выложенные на обустроенном складе («рудном дворе»), подавались на промывку в бункер ГОУ фронтальным погрузчиком CAT-950G. После дезинтеграции в скруббер-бутаре СБ-16, материал минус 16 мм классифицировался по классу 1 мм на инерционном грохоте ГИС-31. Подрешетный класс минус 1 мм шламовым насосом KETO 3/2 (40 м³/час) перекачивался в узел подготовки питания винтовых сепараторов (ВС).

Узел подготовки питания ВС был реализован в виде цилиндрического (диаметром 1,5 м) бункера с переливом вверху и разгрузочным отверстием в нижней конусной части и обеспечивал сгущение и частичное обесшламливание пульпы (рис. 1). Подготовленная по плотности пульпа (разжижение 1:4 – 1:7) самотеком распределялась на два установленных параллельно разведочных винтовых аппарата СВМ-500 и СВШ-500 (рис. 2) производства ООО НПК «СПИРИТ» (г. Иркутск).

Концентрат винтовой сепарации вручную (в ведрах) переносили в узел доводки и сокращали на концентрационном столе СКО-1,0 трехкратной перечисткой. Хвосты винтовой сепарации вместе с переливом бункера-питателя направляли на контрольный шлюз мелкого наполнения (ШМН) шириной 0,5 м и длиной 3,0 м. Сполоск шлюза выполнялся один раз в смену с доводкой на СКО-1. Велся ежесменный учет выхода концентрата винтовой сепарации (в литрах) и концентратов СКО-1 (в сухом виде в граммах).

Окончательная раздельная доводка концентратов ВС и контрольного шлюза выполнены в 2021 г. в лабораторных условиях на СКО-1 после рассева на узкие классы крупности с последующей доводкой до мономинеральных навесок золота в бромоформе.

Характеристика исходного материала

Пески месторождения — промывистые, глины мало, фракция минус 1 мм составляет в среднем 50%. По данным минералогического анализа, пески характеризуются высоким выходом минералов тяжелой фракции класса минус 0,5 мм — от 1,0 до 12 кг/м³ (в среднем 3,45 кг/м³). При этом доминируют гранат (41,1%), пироксен (36,7%) и ильменит (10,5%). В значимых количествах (до 1–5%) в классе минус 0,25 мм присутствуют эпидот и циркон. В подчиненном количестве встречаются дистен, ставролит, рутил, апатит, шпинель.

Пески месторождения содержат хорошо окатанное высокопробное (930 мг/г) золото, преимущественной крупностью минус 0,5 мм, и железистую платину (800 мг/г) крупностью минус 0,25 мм при уровне содержаний, свойственных региональному шлиховому ореолу в четвертичном аллювии Сибирской платформы, — 5–30 мг/м³ и 0,5–10 мг/м³ соответственно.

Результаты работ

Благодаря высокому содержанию тяжелой фракции четкий веер минералов разной плотности хорошо визуализировался на желобах винтовых сепараторов при колебаниях нагрузки в широком диапазоне (рис. 3).

Фактическая производительность установки и средние выходы первичного концентрата ВС и продукта его перечистки за период обогащения двух валовых проб сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

При содержании золота в исходных песках 33,1 мг/м³ и выходе концентрата ВС 0,9% за три перечистки на СКО-1,0 получен концентрат с содержанием х.ч. золота 1,124 кг/т. Дальнейшая перечистка расситованного по классам крупности концентрата на столе и доводка в бромоформе позволили выделить монофракции шлихового золота и железистой платины в чистом виде (рис. 4).

Из пробы 2 с содержанием 3,6 мг/м³ при выходе концентрата ВС 0,32% после перечистки на СКО-1,0 получен концентрат с содержанием золота 380 г/т. Содержания х.ч. платины (монофракции железистой платины выделены неодимовым магнитом) в исходных пробах №№ 1 и 2 составили 3,45 мг/м³ и 0,39 мг/м³ соответственно.

Изучены гранулометрический состав (табл. 2) и морфологические особенности золота и платины.

Таблица. 2. Гранулометрический состав золота и платины

Основная часть золота (88,5%) сосредоточена в классе минус 0,5+0,125 мм, практически вся платина (96,3%) имеет крупность менее 0,25 мм. При этом доминирующим и для золота и для платины является класс минус 0,25+0,125 мм — 62% и 74% соответственно. В пробе №2, представленной верхними горизонтами аллювия (торфа россыпи), закономерно отсутствует золото +1 мм, и платина +0,5 мм.

Выделения платины во всех классах крупности представлены относительно толстыми пластинками и табличками с ровными плоскими поверхностями и округлыми очертаниями. Доля таблитчатых и объемных форм увеличивается в нижних классах, соответственно уменьшается средний коэффициент уплощенности от 5,2 в классе +0,5 мм до 1,8 в классе минус 0,25+0,125 мм (рис. 5).

Морфологический спектр золота более широкий. В крупных классах доминируют тонкие изогнутые, часто сложенные вдвое пластинки с неровной поверхностью и рваными краями. Средний коэффициент уплощенности достигает 9,2 в классе +1 мм. В классе +0,25 мм увеличивается доля объемных форм, в том числе за счет пластинок с более или менее выраженным валиком бокового наклепа, а в классе минус 0,125 мм классические тороиды («эритроциты») и полупустотелые сфероиды уже преобладают (рис. 5).

Уплощенность золотин также уменьшается к нижним классам — от 6,8 в классе минус 1+0,5 мм до 2,0 в классе минус 0,25+0,125 мм. При меньшей плотности шлиховой железистой платины (16,65 г/см³ против 18,24 г/см³ у золота месторождения) за счет более объемных форм средний вес знаков золота и платины по классам крупности сопоставимы (табл. 3, 4).

Таблица 3. Характеристика шлихового золота (плотность 18,24 г/см³)

Таблица 4. Характеристика шлиховой платины (плотность 16,65 г/см³)

Раздельная доводка основного концентрата винтовой сепарации и концентрата контрольного ШМН позволили изучить распределение золота и платины в технологическом процессе по классам крупности для обеих проб (табл. 5).

Таблица 5. Извлечение золота и платины в концентрат винтовой сепарации на СВМ-500 (СВШ-500) по классам крупности

Извлечение платины классов минус 0,5 мм статистически незначительно (на 1–5%) выше извлечения золота той же крупности при близком среднем весе знаков, что, возможно, связано с более ровной, правильной и плоской формой знаков платины. Золото +1 мм плохо извлекается при ВС. Извлечение золота/платины в классе минус 1+0,5 мм зависит от уплощенности выделений и колеблется в широких пределах (37–80%).

Характерно, что абсолютно для всех навесок всех классов крупности металл, ушедший на шлюз, характеризуется большим средним весом знака и меньшим коэффициентом уплощенности, но особенно ярко это выраженно в классе минус 1+0,5 мм (табл. 3, 4).

По пробе 1 извлечение основных классов МТЗ и платины — на уровне 90–93%. По пробе 2 аналогичный параметр заметно ниже — 76–83%. Объяснение простое – при промывке пробы 2 средняя производительность промывки была увеличена в 1,8 раза (до 7 м³/час), а выход концентрата с ВС, наоборот, уменьшен в 3 раза (до 0,32%) (см. табл. 1).

Ранее при обогащении пробы эфелей на модуле винтовой сепарации ОМВ-45 производства ООО НПК «Спирит» было установлено извлечение золота классов минус 0,5+0,25 мм, минус 0,25+0,125 мм и минус 0,125 мм на уровне 96–98% (https://zolotodb.ru/article/12693).

Высокое извлечение закономерно, так как при промывке пробы эфелей при убогом содержании тяжелой фракции (0,5–1,0 кг/м³) отсечка концентрата ВС для текущей перечистки на СКО-7,5, входящем в комплекс ОМВ-45, была не менее 1,5–2,0% от исходного.

Выводы

Винтовая сепарация подготовленного по крупности материала обеспечивает высокие извлечение и степень концентрации в т.ч. пластинчатого золота крупностью минус 0,5+0,05 мм даже при повышенном содержании в исходном материале тяжелых минералов плотностью >4,0 г/см³ и может быть рекомендована для промышленного применения.

Степень извлечения золота класса минус 1+0,5 мм в концентрат ВС зависит от уплощенности золотин. Объемные формы (таблитчатое, изогнутое и комковатое золото) этого класса не удерживаются в вязком подслое на желобе винтового сепаратора и закономерно выводятся в хвостовой продукт из которого могут быть эффективно извлечены на контрольном шлюзе мелкого наполнения, в т.ч. и благодаря тому, что хвостовой продукт ВС освобожден от большей части минералов тяжелой фракции.

Степень извлечения МТЗ в концентрат ВС существенно зависит от содержания минералов тяжелой фракции в исходном и от установленного уровня отсечки (выхода) концентрата ВС. Поэтому при проектировании промышленного применения технологии следует учитывать все характеристики обогащаемого материала, в т.ч. и для того, чтобы обеспечить достаточную производительность оборудования первой стадии перечистной операции.

Литература

[1] Методика разведки россыпей золота и платиноидов. М.: ЦНИГРИ. 1992 г.