Новый эффективный способ извлечения шлихового золота из труднообогатимых гравитационных концентратов

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

 

Базисным понятием в теории и практике гравитационных процессов обогащения полезных ископаемых, в первую очередь самородного золота (платины), является гидравлическая крупность (ГК). ГК — это скорость падения частицы в воде при нормальных условиях, и этот показатель тем больше, чем выше ее плотность, крупнее размер частицы и «изометричнее» форма. При осаждении микрочастиц, кроме того, существенную роль начинает играть характер взаимодействия их поверхности с водной средой (гидрофильность или гидрофобность), что, наряду с плотностью, определяют принципиальный нижний предел крупности для выделения частиц в водно-гравитационных процессах. Для золота он находится в пределах 20‒40 мкм.

Природное самородное золото при пробе 650‒1000 мг/г имеет удельный вес 15,0‒19,32 г/см³, что 5‒7 раз выше удельного веса породообразующих минералов, в 3‒4,5 раза выше удельного веса основной части минералов тяжелой фракции (сульфидов, окислов) и в 2‒2,5 раза выше плотности самых тяжелых рудных минералов (галенита, вольфрамита, касситерита). Именно столь существенная разница позволяет дешево и эффективно обогащать руды и пески золота по водно-гравитационной технологии. Но в то же время подавляющее большинство рудных и породообразующих минералов как в песках россыпи, так и в продуктах дробления руд имеет субизометричную (объемную) форму. Золото же в силу ковкости или первичной пленочной морфологии выделений часто пластинчатое или тонкопластинчатое. При этом теоретически обосновано и экспериментально доказано, что ГК золотины прямо пропорциональна только ее толщине, а не максимальному поперечному размеру (рис. 1).

 

  

Иными словами, гидравлическая крупность плоской золотины размером 1 мм в поперечнике при толщине 0,28 мм будет близка ГК кубика пирита с ребром 1 мм, а при толщине 0,15 мм будет уже в 2‒2,5 раза меньше. Отсюда возникает проблема «труднообогатимых гравитационных концентратов» (называемых также черными или тяжелыми) — при гравитационном обогащении на аппаратах любых типов, помимо концентрата «золотой головки» и хвостового продукта (сложенного легкими породообразующими минералами), практически всегда получают промежуточный продукт, состоящий на 50‒80% из тяжелых минералов с удельным весом 5,0‒8,0 г/м³, в котором сколлектировано всегда присутствующее в исходном сырье в том или ином количестве золото пониженной гидравлической крупности, а именно:

- тонкопластинчатое золото любого размера;

- золото размером менее 100 мкм;

- рудное золото «ажурной формы»;

- золото в сростках с другими минералами («не раскрытое»).

 

Гравитационная перечистка таких промпродуктов позволяет повысить концентрацию металла только до определенных пределов, зависящих от размера и морфологии золотин и относительного количества и характеристик минералов тяжелой фракции. Дальнейшее обогащение труднообогатимых концентратов с золотом пониженной ГК в водной среде в поле силы тяжести принципиально невозможно.

 

В результате в цехах окончательной гравитационной доводки рудников и приисков накапливаются условно «нетоварные» концентраты, лежащие зачастую «мертвым грузом». Медеплавильным заводам они не особенно интересны из-за небольшого объема, а существующие методы их доводки, включающие, как правило, рассев на узкие классы с последующим концентрированием в поле центробежных сил, превышающем ускорение свободного падения в десятки раз (центробежные аппараты), или разделение в жидкой среде с повышенной плотностью (магнитожидкостная и тяжелосредная сепарация), либо гидрометаллургические способы переработки используются редко вследствие технологической сложности и/или ресурсозатратности, не всегда обеспечивающей приемлемое извлечение и экономическую рентабельность.

Между тем достоверно известно, что в промпродуктах и хвостах концентрационных столов рудников и золотодобывающих артелей содержание условно «неизвлекаемого» золота находятся на уровне от первых десятков до сотен г/т, а в кассовых отдувах могут достигать 0,5‒3,0%.

 

Давно предложен и используется на практике способ избирательного измельчения черных золотосодержащих концентратов с переводом хрупких тяжелых минералов в шламовый продукт крупностью минус 0,074 мм [3]. Недостатком способа является то обстоятельство, что гидравлическая крупность золота в ходе традиционного дробления (например, шаровые или планетарные мельницы) также понижается вследствие расклепывания и частичного разрыва золотин, при этом после дробления требуется обогащение всего объема шламового продукта.

 

ПРЕДЛАГАЕМОЕ РЕШЕНИЕ

 

Для извлечения золота крупностью от 40 мкм любой морфологии, включая чешуйчатое, ажурное и связанное в агрегатах (нераскрытое), из тяжелых гравитационных концентратов нами предлагается 

КОМПЛЕКС ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОРИГИНАЛЬНОЙ МНОГОКАМЕРНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ (РОТОРНОЙ) МЕЛЬНИЦЫ.

 

Комплекс включает камеру измельчения, камеру сепарации и пылеосадительную камеру. В камере измельчения происходит селективное разрушение минерального сырья; в камере сепарации в создаваемом воздушном потоке измельченный материал разделяется на тяжелую (концентрат) и легкую (пылевидную) фракции. Осаждение легкой пылевидной фракции крупностью менее 70‒40 мкм происходит в пылеосадительной камере.

Регулируемые параметры процесса — уровень подачи материала и разгрузки концентрата, скорость вращения ротора, интенсивность восходящего потока воздуха.

 

Опытно-конструкторская разработка аппаратов данного типа авторами ведется в течение ряда лет. Технология имеет широкий спектр применения. Первые испытания были проведены на металлургическом железосодержащем шлаке (Кривбасс). В результате селективного измельчения и пневмосепарации содержание оксида железа в концентрате выросло до 70% против 15% в исходном сырье.

 

Исключительная эффективность метода применительно к золотосодержащему сырью определяется следующими ключевыми факторами:

- В камере измельчения золото любой морфологии в силу ковкости закатывается в шарики (сферулы), тем самым гранулометрический спектр золота несколько смещается к мелким классам, но при этом гидравлическая крупность каждой золотины возрастает до максимально возможного для исходной массы золотины. Золото в сростках также высвобождается и сферолизуется. Закатывается золото любой крупности, в т.ч. и самое мелкое, размером 40‒50 мкм (рис. 2).

 

- Одновременно в камере измельчения разрушаются минералы тяжелой фракции. Степень измельчения зависит от регулируемых параметров работы установки и физико-механических свойств каждого минерального вида (хрупкости, спайности).

- Пневмосепарация измельченного материала осуществляется синхронно в едином цикле с измельчением, при этом выход легкого пылевидного продукта, в зависимости от исходного материала и режима работы, составляет от 70 до 98%, тем самым обеспечивая сокращение исходного материала в 3‒50 раз.

- Сферолизованное золото благодаря повышенной гидравлической крупности может быть легко извлечено из концентрата традиционными методами, например на концентрационном столе практически в чистом виде. Также возможно повторение цикла измельчения с переводом упорных минералов в пыль практически без потерь сферолизованного золота.

 

ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ

 

В настоящее время разработан, изготовлен и введен в опытную эксплуатацию комплекс МКЦДМ-200-1500 производительностью от 200 кг/час (для упорных тяжелых концентратов) до 1,5 т/час (для легкоистираемого сырья).

Максимальная крупность питания — 15 мм.

Суммарная потребляемая мощность оборудования — 20кВт.

Содержание пыли на выходе установки — не более 10 мг/м³ (рис. 3).

 

В текущем году на тестовую переработку поступила опытная партия сырья массой 138,2 кг, любезно предоставленная одной из золотодобывающих артелей Республики Саха (Якутия). Сырье представляло собой последний промпродукт трехкратной перечистки шлюзового концентрата на концентрационном столе. К доводке артель относится серьезно, использует концентрационные столы, электромагнитный сепаратор, обогатительную плавку финишных и вторичных концентратов вместо отдувки. По утверждению владельца, содержание золота в сырье не представляло практического интереса.

Материал имел крупность менее 3 мм (до 60% минус 0,25 мм) и на 70% был представлен минералами тяжелой фракции — пиритом, цирконом, монацитом, галенитом, касситеритом, киноварью, техногенными железом, свинцом и медью, т.е. представлял собой действительно тяжелый гравитационный концентрат.

Из отобранной пробы материала лабораторными методами (бромоформ, травление в азотной кислоте) была выделена небольшая навеска шлихового золота. Золото во всех классах крупности (начиная от 2 мм и менее) было представлено тонкопластинчатыми, часто изогнутыми неправильными в плане выделениями с рваными краями (рис. 4).

 

Исходный материал был переработан на установке в один проход. Время обработки составило 45 минут. Выход пылевидного продукта — 76%; концентрата, соответственно, — 24%. Концентрат и пылевидный продукт (последний для контроля) были обработаны на концентрационном столе СКО-1.

Установлено: весь галенит перешел в пылевидный продукт (минус 0,63 мм). Сферолизация золота в концентрате после измельчения за один цикл — полная для 80% золотин, частичная — для 20% (рис. 5, 6).

 

В исходном концентрате на техногенных меди и железе наблюдалась характерная рубашка гидроокислов (?) с многочисленными включениями мелких золотин (0,1‒0,05 мм), образовавшаяся за счет электрохимических реакций во влажном лежалом материале. Эти агрегаты в ходе измельчения были полностью разрушены, золото высвобождено. Масса финишного концентрата стола составила 259 г, концентрата доводки пылевидного продукта (двойная перечистка) — 56,8 г. Финишный концентрат был протравлен в азотной кислоте для растворения техногенных свинца, железа и меди, которые также закатывались в шарики в мельнице, после чего был проплавлен в индукционной печи. Полученный слиток лигатурного золота массой 133,2 г при пробе 695 мг/г передан владельцу материала (рис. 7).

 

Из концентрата перечистки пылевидного продукта доводкой в бромоформе извлечено 2,64 г шлихового золота (1,833 г х.ч.). Потери установки с пылевидным продуктом (в основном, крупностью минус 0,1 мм) составили таким образом 1,94% (табл.).

 

Результаты обработки пробы тяжелого гравитационного концентрата массой 138,2 кг

 

По итогам обработки общее содержание химически чистого золота в исходном сырье определено в 683,3 г/тонну при извлечении в концентрат роторной мельницы 98,06%.

 

———————————————————————————————

 

ООО «NeoGold» базируется в г. Якутске, стоит на учете в Пробирной палате.

Наши специалисты готовы:

- извлечь золото из материала заказчика;

- выполнить тестовое изучение проб с выдачей аналитического отчета по составу, содержанию и обогатимости;

- оказать кoнсалтинговые услуги.

 

ООО «NeoGold», г. Якутск

Эл. почта: ooo_neogold@mail.ru

Тел.: +7 914 300 11 12

 

———————————————————————————————

 

Литература:

1. Филиппов В. Е. и др. Экспериментальные исследования характера поведения минеральных частиц в гидродинамической среде. Новосибирск, Академическое издательство «ГЕО», 2013.

2. Филиппов В. Е. и др. Зависимость гидравлической крупности золота от формы частиц. Доклад на симпозиуме «Неделя горняка-2001», Москва, МГГУ, 2001.

3. Кочнев В. Г. Технология и комплекс оборудования для извлечения мелкого и тонкого золота из гравитационных и флотационных концентратов.