Опыт применения концентратора "бегущая волна" (ПКЦ-300) при технологическом опробовании россыпи
При разведке и эксплуатации россыпей, содержащих мелкое и тонкое золото (МТЗ), важными задачами являются определение его содержания в геологических пробах и показателей извлечения гравитационными методами. Россыпи с мелким и тонким золотом относятся к сложным типам. Размеры зерен золота в них варьируют от сотых долей до 1 мм и более. По существующей классификации к мелкому золоту относятся частицы крупностью от 0, 25 до 0, 5 мм, весьма мелкому от 0, 1 до 0, 25 мм, тонкому - от 0, 05 до 0, 1 мм; золото крупностью менее 0, 05 мм принято считать пылевидным и тонкодисперсным. Традиционные методы обработки геологических и технологических проб не обеспечивают полноты улавливания МТЗ, что приводит к занижению запасов золота в россыпях и повышенным его потерям при эксплуатации месторождений.
Технологическими исследованиями ЦНИГРИ в ряде золотоносных районов установлены значительные потери мелкого и тонкого золота при эксплуатации россыпей. Особенно большие потери МТЗ (до 60-90%) отмечаются для объектов с повышенной глинистостью. В общей массе потерь присутствует как учтенный разведочными работами, но упущенный из-за несовершенства обогатительной техники металл, так и часть МТЗ, не учтенная при подсчете запасов из-за несовершенства геологоразведочного оборудования.
Общие потери золота при разведке россыпей с применением лотков и их разработке с использованием шлюзовых установок состоят из потерь: мелкого и весьма мелкого золота с хвостами до 50-65%; тонкого, пылевидного и тонкодисперсного золота, количество которого в ряде россыпей составляет более 50% от полного его содержания; золота различных классов крупности, в том числе и крупных фракций, в связи с трудной обогатимостью песков (к труднообогатимым россыпям принято относить объекты с содержанием более 10% свободного золота крупностью менее 0, 25 мм, степенью промывистости более 1, 5 (по методике ЦНИГРИ) и выходом тяжелой фракции более 1 кг/м. куб.). В результате в отвалы попадает горная порода с содержанием Au от 200-500 до 1500 мг/м.куб. и более.
В настоящее время в связи с истощением россыпей простых морфогенетических типов с крупным металлом все шире осваиваются сложные типы россыпей: крупных долин с неравномерным распределением золота, впадин, карстовых россыпей и россыпей кор выветривания, техногенных и других, содержащих, как правило, значительные запасы МТЗ. При обработке проб труднообогатимого золотосодержащего сырья возрастает значение методов и технических средств, используемых в процессе технологических исследований.
Обработка проб золотосодержащих россыпей включает следующие основные операции:
дезинтеграцию материала пробы, заключающуюся в высвобождении зерен золота и минералов шлиха от связующей глины;
грохочение с целью выделения продуктивных по золоту классов крупности для последующего их обогащения и отделения непродуктивных фракций, направляемых в отвал;
обогащение золотосодержащих фракций в гравитационных аппаратах с возможно большим сокращением объема материала и кон-центрированием металла в шлиховой фракции;
доводки концентратов для отделения шлихового золота от тяжелых минералов.
На выбор технологических схем обработки проб существенно влияют свойства конкретной золотоносной россыпи, такие как крупность и морфологические разновидности свободного золота, гранулометрический состав и промывистость отложений, содержание попутных полезных компонентов.
В последние годы для обогащения песков с повышенным содержанием МТЗ созданы и внедрены высокопроизводительные обогатительные аппараты, обеспечивающие полноту улавливания не только мелкого, но и тонкого золота. К их числу относятся различные модели центробежных концентраторов. В России и за рубежом серийно выпускаются несколько типоразмеров центробежных концентраторов с часовой производительностью от 50 кг до 70 т и различной крупностью питания (максимально допустимым размером частиц поступающего в обработку материала). Модификации концентраторов меньших типоразмеров применяются для обработки геологических проб при разведке россыпных месторождений.
Следует отметить, что при всех своих достоинствах разработанные конструкции аппаратов обладают недостатками, из которых наиболее существенны: сложность обслуживания; необходимость периодической остановки для разгрузки концентратов; высокие требования к чистоте используемой воды при большом ее расходе (для концентраторов типа "Knelson").
Доводка концентратов, получаемых при первичном обогащении песков, производится в отдельных аппаратах, преимущественно на концентрационных столах с выделением шлихового золота или богатых по золоту шлихов.
Для обработки геологических проб с МТЗ в ЦНИГРИ создан прецессионно-центробежный концентратор ПКЦ-300 и разработана методика, позволяющая определять содержание золота в песках с высокой точностью. Ниже приведена техническая характеристика концентратора.
Крупность питания, мм Менее 3
Производительность, кг/ч До 200
Расход воды, м. куб./ч Около 0, 6
Степень сокращения материала До 10 000 раз
Разгрузка концентрата Периодическая
Минимальная крупность извлекаемого золота До 20 мкм
Мощность привода, кВт 0, 18-0, 25
Габаритные размеры, мм 750х500х1200
Масса, кг 100
Концентратор обладает рядом особенностей, выгодно отличающих его от известных сепараторов центробежного поля, а именно:
простая и открытая конструкция, позволяющая визуально наблюдать процесс обогащения и настраивать работу аппарата в зависимости от характеристики исходного материала;
низкий расход и возможность использования оборотной воды;
высокие показатели извлечения золота, в том числе мелкого и тонкого, при обогащении материала различного гранулометрического и вещественного состава;
высокая удельная производительность на единицу занимаемой площади и низкое энергопотребление.
По техническим характеристикам концентратор эффективен для обработки геологоразведочных и технологических проб россыпных месторождений и доводки золотосодержащих концентратов с выделением продуктов, пригодных для получения золото-серебряного сплава.
Опыт эксплуатации концентратора в условиях стационарных лабораторий подтвердил хорошие технико-эксплуатационные характеристики аппарата для извлечения золота различных классов крупности из золотосодержащих материалов. В полевых условиях концентратор использовали для обработки буровых проб при проведении работ по уточнению запасов золота на одном из россыпных месторождений. Причинами, побудившими провести на объекте дополнительные работы, послужили данные о высоких потерях золота в процессе эксплуатации месторождения.
Золотоносный пласт на месторождении представлен четвертичными гравийно-галечными отложениями в нижней части и породами плотика - меловыми красноцветными и реже зеленоцветными глинами с галькой и щебнем - в верхней. Распределение золота в россыпи неравномерное - как вдоль, так и вкрест ее простирания. Коэффициент вариации содержаний по разведочным линиям 74-187%, поблочно 75-195%. Максимальные содержания металла приурочены к средней и нижней частям пласта. К подошве и кровле пласта они равномерно уменьшаются. В поперечном сечении россыпи содержания золота по выработкам изменяются в широком диапазоне - от бортовых значений (72 мг/м. куб.) до 6308-12 392 мг/м. куб. Кроме того, встречаются выработки с содержанием золота ниже бортового лимита, образующие непромышленные "окна".
Месторождение было выявлено и предварительно оценено скважинами УКБ (8 дюймов).Детальная разведка проводилась шурфоскважинами УБСР, по данным которых и был проведен подсчет запасов. Промывка средне-объемных проб из шурфоскважин велась в стационарных условиях промцеха на гидровашгерде с последующим обогащением концентрата на ПОУ-4-2М и доводкой на лотке вручную. Технологические исследования, проведенные на завершающей стадии разведки, показали практически отсутствие золота фракции -0, 25 мм.
Методика отбора технологических проб россыпей золота буровым способом предполагает, что для получения достоверных сведений о месторождении наиболее рационально использовать самоходные буровые станки большого диаметра типа УБСР. Однако отсутствие у геологических подразделений прииска таких буровых станков привело к необходимости использовать для бурения и отбора проб 8-дюймовый станок ударно-канатного бурения УКС 22. Всего по четырем разведочным линиям было пробурено 16 технологических скважин. Они бурились вблизи от пройденных ранее скважин УБСР, на результаты которых ориентировались при определении положения пласта в разрезе и других характеристик. Материал из 16 пройденных скважин был использован для формирования восьми малых групповых технологических проб объемом не менее 0, 3 м. куб. каждая.
Согласно разработанной методике обработки проб с МТЗ, весь извлеченный из скважины материал, включая жидкую составляющую, целиком затаривался в 200-литровые металлические бочки, и доставлялся к "обогатительному модулю", где осуществлялась обработка проб. Здесь материал пробы поступал на дезинтеграцию и классификацию. Следует отметить, что основная масса проб, представляющая золотоносный пласт и сложенная сероцветными гравийно-галечными отложениями с песчано-глинистым заполнителем, отличалась легкой промывистостью. К тому же в процессе ударно-канатного бурения при проходке по пласту происходит значительная дезинтеграция материала. Лишь для среднепромывистого материала нижней приплотиковой части пласта, представленной красноцветными глинами с гравийно-галечным наполнителем и глинами плотика, при классификации требовалась дополнительная дезинтеграция на вибросите.
Максимальная крупность материала в пробах составляла 40 мм, что соответствовало диаметру клапана желонки. Зернистая часть пробы (галька, гравий, крупно- и среднезернистые пески) и шламистая (тонкозернистая и илистая составляющие) обрабатывались последовательно. Зернистая часть проб поступала на классификацию на механическое вибросито. Надрешетный продукт (фракция +3 мм) отмывался от глинистых примазок и направлялся в мерную емкость. В случаях неудовлетворительной дезинтеграции, когда во фракции +3 мм наблюдались комочки глины или связанный с глинистыми примазками материал, проводилась оттирка вручную на квадратном сите с ячейкой 3 мм. Выход фракции +3 мм в среднем по пробам составил 28% от объема пробы, по различным пробам вариации достигали 16, 8-41, 1%.
Фракция +3 мм направлялась на промывку на шлюзе, где с помощью металлического трафарета и резинового промывочного коврика происходили ее сокращение, обогащение и улавливание тяжелой фракции. Материал на шлюзе дополнительно пробуторивался для дополнительного снятия примазок с поверхности гальки и гравия. Слив шлюза направлялся в отвал. Концентрат шлюза смывался в отдельную емкость и визуально анализировался на присутствие самородков. Подрешетный продукт вибросита (фракция -3 мм) и тонкозернистая илистая фракция, выделенная после отстаивания и сгущения шламистой части пробы, поступали на основное обогащение на концентраторе "Бегущая волна".
Конструкция концентратора "Бегущая волна" позволяет выбирать оптимальные режимы параметров обработки проб песков. К факторам оперативного регулирования работы концентратора относятся: уменьшение или увеличение нагрузки питания концентратора; изменение расхода воды и отношения Т: Ж; периодичность съема концентрата; объем обогащаемой за один цикл пробы. Факторы периодического регулирования режимных параметров - это изменение угла наклона чаши и частоты вращения привода вала (колебания чаши).
Обработка песков на концентраторе "Бегущая волна" в период технологического опробования осуществлялась в следующем режиме:
нагрузка питания 100-200 кг/ч (меньшая величина для шламистых продуктов с высоким разбавлением);
частота колебаний чаши 120-140 кол/мин; угол наклона чаши: для зернистой части пробы - 7-8ш, для шламистой - 4-5ш;
расход воды не менее 4 л/мин (для обводненного шламистого материала 0, 5-1 л/мин);
съем чернового концентрата через 10-15 мин работы концентратора.
В ходе первичного обогащения в полевых условиях степень сокращения объема технологических проб составила 150-180 раз.
Отвальные продукты обогащения затаривались в мерные емкости, проводился замер объема пробы (выжелоненной породы), который фиксировался в документации и служил для технологических расчетов. Гале-эфельные отвалы выкладывались на местности (в местах обработки) и маркировались сторожками. Концентраты гравитационного обогащения технологических проб поступали на вторую стадию обработки - доводку в условиях стационарной лаборатории, весовое определение содержания золота и его описание. Масса черновых концентратов составляла 1, 5-3 кг.
Одним из достоинств аппарата "Бегущая волна" (ПКЦ-300) является возможность осуществлять не только первичное обогащение проб, но и последующую доводку концентрата, его сокращение до требуемого объема с высоким извлечением золота. Схема доводки черновых концентратов в лабораторных условиях включала перечистку на концентраторе "Бегущая волна" первичного концентрата, магнитную и электромагнитную сепарации концентрата доводки, разделение в тяжелой жидкости и выборку свободного золота из тяжелой неэлектромагнитной фракции. Контрольное обогащение хвостов доводки показало, что в них переходит не более 0, 15% Au от содержания в черновом концентрате, что свидетельствует об эффективной работе аппарата.
Концентраты доводки подвергались рассеву на стандартном сите с ячейкой 1 мм, класс +1, 0 просматривался под бинокулярным микроскопом с выделением шлихового металла. Фракция -1 мм направлялась на магнитную сепарацию в слабом поле ручного магнита и электромагнитную в сильном поле на лабораторный сепаратор СЭМ-1 для выделения слабомагнитных минералов.
Окончательная выборка свободного золота осуществлялась под микроскопом после деления немагнитной фракции в тяжелой жидкости. Шлиховое золото взвешивалось с точностью до 0, 01 мг. Гранулометрический состав выделенного золота определялся его рассевом на специальных ситах диаметром 30 мм с отверстиями ячейки 1, 0, 5, 0, 25, 0, 1 и 0, 05 мм по каждой пробе отдельно. Результаты гранулометрического анализа золота, полученные при технологическом опробовании, и сопоставление их с данными разведки и эксплуатации обобщены.
По данным ситовой характеристики золота, полученной в ходе технологического опробования с использованием концентратора "Бегущая волна", процентное содержание Au крупностью -0, 1 мм в среднем по пробам составило 3, 6% (колебания по скважинам от 1 до 28%). При этом общий выход МТЗ с крупностью зерен -0, 25 мм достиг 23, 1% против 0, 4-6, 0% по данным опробования при разведке и эксплуатации. Колебания содержаний золота указанной крупности по технологическим пробам были в пределах 9, 8- 64, 6%.
Мелкое и тонкое золото в россыпи чаще всего имеет пластинчатую форму, что влияет на его технологические характеристики. Поскольку средняя масса золотин низких классов крупности очень мала (0, 049 мг для класса -0, 25...+0, 1 мм и 0, 0083 мг для класса -0, 1...+0, 05 мм), это золото легко сносится водным потоком при использовании шлюзовой технологии добычи. Для выделения такого металла эффективны только центробежные аппараты интенсивного гравитационного поля.
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что при разведке с использованием несовершенной техники и технологии обработки проб золото крупностью 0, 2 мм было потеряно практически полностью. Большая часть этого золота теряется и при эксплуатации месторождения.
Выполненные работы позволили обосновать увеличение запасов золота на изученном участке месторождения на 15% и целесообразность применения центробежных аппаратов для его извлечения.