Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современных проблем извлечения мелких частиц благородных металлов из песков россыпей 12
1.1 Анализ минерально-сырьевой базы россыпеобразующих благородных металлов 12
1.2 Обзор способов и средств дезинтеграции песков россыпных месторождений 22
1.3 Современное состояние технологии гравитационного обогащения 42
1.4 Выводы по первой главе 55
2 Характеристика россыпного месторождения «кондёр» и обоснование комплекса методик исследований и экспериментов 57
2.1 Объект исследования 57
2.1.1 Общая характеристика платиноносной россыпи р. Кондёр 57
2.1.2 Классификация целиковой россыпи по сложности строения 62
2.1.3 Морфологические и концентрационные модели участков россыпи р. Кондёр 65
2.1.4 Общая характеристика горно-обогатительных работ на месторождении 70
2.2 Определение алгоритма и методов исследования 79
2.3 Выводы по второй главе 89
3 Изучение вещественного состава и исследование на обогатимость песков россыпи «кондёр» 90
3.1 Изучение вещественного состава проб 92
3.1.1 Определение гранулометрического состава песков и благородных металлов 92
3.1.2 Определение объемной и насыпной массы проб 94
3.1.3 Элементный состав продуктивного класса 94
3.1.4 Минералогическое изучение тяжелой фракции 96
3.2 Исследование на обогатимость 105
3.2.1 Анализ контрастности свойств основных минералов 105
3.2.2 Проведение опытов по концентрации благородных металлов 106
3.3 Сводные показатели обогащения класса -2мм эфельных отвалов 122
3.4 Выводы по третьей главе 125
4 Экспериментально-теоретические исследования процесса гравитационного извлечения благородных металлов во взвесенесущем потоке 126
4.1 Моделирование процесса винтовой сепарации 126
4.1.1 Течение потока жидкости по желобу винтового сепаратора 126
4.1.2 Исследование влияния морфологических характеристик частиц благородных металлов на эффективность разделения в гравитационных аппаратах 131
4.1.3 Математическое моделирование сепарационной характеристики винтового сепаратора 142
4.2 Экспериментальные исследования 159
4.2.1 Разработка математической модели процесса винтовой сепарации с учетом влияния объемной производительности и содержания твердого в нём на процесс извлечения благородных металлов 159
4.2.2 Выявление основных причин потерь благородных металлов по шлюзовой технологии обогащения и обоснование методики опробования 166
4.2.3 Сравнение эффективности применения процесса отсадки и винтовой сепарации 174
4.2.4 Промышленное испытание процесса винтовой сепарации 181
4.3 Выводы по четвертой главе 186
5 Разработка технологии извлечения благородных металлов и обоснование её экономической эффективности на примере месторождения «кондёр» 188
5.1 Выбор и расчет технологической схемы обогащения 188
5.2 Аппаратное оформление схемы для извлечения мелкой шлиховой платины из песков месторождения «Кондер» 191
5.3 Экономическая оценка предложенной технологии 193
5.3.1 Оценка эксплуатационных затрат 198
5.3.2 Оценка экономической эффективности 200
5.4 Выводы по пятой главе 206
Заключение 207
Список сокращений и условных обозначений 209
Список литературы..
- Обзор способов и средств дезинтеграции песков россыпных месторождений
- Морфологические и концентрационные модели участков россыпи р. Кондёр
- Определение объемной и насыпной массы проб
- Математическое моделирование сепарационной характеристики винтового сепаратора
Введение к работе
Актуальность работы. Проблема извлечения мелких частиц
благородных металлов из песков возникла с началом
промышленного освоения россыпей. По современным оценкам и многочисленным литературным данным старательские артели, использующие традиционные промывочные приборы, теряют от 20 до 50 % металла. Исследованиями ряда научных коллективов и производственных организаций, установлено, что доля мелкого и тонкого золота (МТЗ) в техногенных отвалах, как правило, преобладает над крупным и составляет до 90 % общего количества. Ресурсы МТЗ только в техногенных россыпях РФ оцениваются в несколько тысяч тонн. Проблема извлечения мелких и тонких частиц актуальна также для россыпных металлов платиновой группы (МПГ), так как платиноиды и золото имеют схожие свойства (плотность, мягкость, морфология частиц), то проблему МТЗ нужно рассматривать совместно с проблемой мелкой и тонкой платины.
Металлы платиновой группы являются стратегическим сырьём для нашей страны. Россия является одним из лидеров по добыче МПГ на протяжении 200 лет, около 3-5 % платины страны добывается из песков уникального месторождения шлиховой платины «Кондёр». В настоящее время на фоне ухудшения горногеологических условий отработки месторождения, остро встает вопрос о совершенствовании технологии дезинтеграции и обогащения песков (промывки). С каждым годом уменьшается среднее содержание платины, ухудшается промывистость и увеличивается мощность торфов и песков. Поддержание и увеличение уровня добычи возможно за счет извлечения ранее теряемой мелкой платины из песков и техногенных отвалов прошлых лет.
Пески месторождения «Кондёр» по сложности строения и состава можно классифицировать как труднообогатимый объект. Реализация передовых технологических идей совместно с возможностями современного оборудования, на данном объекте позволит распространить результаты на всю россыпную золото- и платинодобычу.
Существенный вклад в развитие теории и практики разделения, мелких и тонких частиц был сделан отечественными учеными И.Н. Плаксиным, М.Ф. Аникиным, А.В. Богдановичем,
О.В. Замятиным, И.Н.Исаевым, В.И. Кармазиным, Б.В.
Кизевальтером, А.П. Козловым, А.Г. Лопатиным, Н.Ф. Олофинским, К.В. Федотовым, В.Н. Шохиным и другими.
В настоящее время технически более адаптированы к
переработке россыпей три гравитационных процесса: отсадка,
винтовая сепарация, центробежная сепарация. Наиболее
технологически эффективной является центробежная концентрация в виду большой степени концентрации. Однако применение центробежной сепарации требует большого количества воды с высокими показателями очистки, что не представляется возможным в условиях месторождения Кондёр. При этом центробежные концентраторы не адаптированы к сложным условиям эксплуатации на открытых площадках в регионах крайнего севера.
Сложность вещественного состава и технологических свойств песков месторождения «Кондёр» обуславливает актуальность данной работы по разработке эффективной технологии извлечения мелких частиц благородных металлов из песков россыпей, на современном этапе развития техники и технологии
Связь темы диссертации с научно-техническими
программами. Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы», ГК от «25» июня 2013 г. № 14.515.11.0066 по теме «Разработка инновационных технологий разупрочнения, дезинтеграции и обогащения полидисперсных минеральных комплексов различного генезиса с использованием физико-химических и энергетических воздействий для повышения эффективности извлечения ценных компонентов», а также в рамках работ при государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации № 16.120.11.2372-НШ от 01.02.2012 г. «Энергоэффективные технологии дезинтеграции и концентрации минерального и техногенного сырья».
Цель работы. Обоснование и разработка технологических решений, обеспечивающих повышение извлечения мелких частиц благородных металлов в концентрат.
Идея работы заключается в том, что для извлечения мелких частиц платины и золота при переработке песков россыпей целесообразно использовать процесс винтовой сепарации.
Для достижения поставленной цели решались следующие
задачи:
1. Провести исследования вещественного состава песков и
отвалов месторождения «Кондёр», выполнить исследования на
обогатимость отвалов, провести лабораторные и
полупромышленные испытания по извлечению мелкой платины по
различным технологиям концентрации;
2. Установить зависимости изменения вещественного состава
отвалов от геологических условий и технологии обогащения песков,
провести оценку потерь металла при существующей технологии
обогащения;
3. Разработать методику математического моделирования
процесса винтовой сепарации с учетом влияния сил физико-
химического взаимодействия и вещественных характеристик
продуктивного класса;
4. Выявить закономерности влияния технологических
факторов (объёмной производительности и содержания твердого в
питании) на эффективность процесса винтовой сепарации при
извлечении мелких частиц платины и золота. Установить
рациональные технологические параметры процесса винтовой
сепарации на основе анализа полученных зависимостей;
5. Разработать технологическую схему извлечения мелких
частиц благородных металлов и провести её технико-экономическое
обоснование.
Методы исследований. В работе использован комплексный
метод, включающий изучение вещественного состава проб и
продуктов обогащения (ситовой, седиментационный, химический и
спектральный анализы). Структура и свойства минералов
анализировались с помощью минералогического анализа
оптическим и электронно-микроскопическим методом.
Исследование по концентрации проводилось на винтовом сепараторе и отсадочной машине. Регрессионный и корреляционный анализ экспериментальных данных проводился с помощью пакетов прикладных программ Regressia 3.0, STATISTICA 11.0.
Научная новизна:
1. Выявлены закономерности изменения вещественного состава целиковой россыпи и на её основе с учетом изменения
технологии обогащения песков установлены технологические особенности отвалов месторождения «Кондёр»;
2. Разработана методика математического моделирования
процесса винтовой сепарации с учетом влияния дисперсионных сил,
вещественного состава россыпей и конструктивных особенностей
винтовых аппаратов;
3. Установлены зависимости извлечения платины и золота от
технологических режимов ведения процесса винтовой сепарации
(объёмной производительности и содержания твердого в питании);
4. На основе результатов математического моделирования
обоснованы технологические параметры, обеспечивающие высокое
извлечение мелкой, тонкой платины и золота в концентрат,
подтвержденные экспериментально.
Защищаемые положения:
1. С целью извлечения мелкой и весьма мелкой
среднеиридистой изоферроплатины преимущественно уплощенной
формы из продуктивного класса песков и отвалов месторождения
«Кондёр», который характеризуется высоким содержанием тяжелой
фракции (до 80%), средне- и труднопромывистостью, целесообразно
использовать процесс винтовой сепарации.
2. Эффективное извлечение мелких частиц благородных
металлов в процессе винтовой сепарации достигается на
трехвитковом винтовом сепараторе с выводом глинистой фракции
после второго витка диаметром 750 мм при объемном содержании
твердого в питании 22% и объемной производительностью 4,5 м3/ч.
Практическая значимость работы:
- разработаны рекомендации по извлечению мелких частиц
благородных металлов, обеспечивающие повышение извлечения
мелких частиц благородных металлов в концентрат при переработке
песков россыпных месторождений, включающая дезинтеграцию и
выделение продуктивного класса, получение первичного
концентрата на винтовых сепараторах и доводку концентрата на концентрационных столах, исключая магнитную сепарацию. (Заявка на патент № 2014100072, входящий № 000169 от 09.01.2014г., «Способ извлечения мелких частиц благородных металлов из песков россыпей»);
- определены потери благородных металлов при обогащении
песков месторождения «Кондёр» при существующей технологии
обогащения и выявлены причины сверхнормативных потерь;
- обосновано технологическое преимущество процесса
винтовой сепарации в сравнении с процессом отсадки в случае
обогащения песков россыпных месторождений с преобладанием
мелких частиц благородных металлов;
- установлены рациональные параметры процесса винтовой
сепарации для аппарата диаметром 750 мм: объемная
производительность на один желоб 4,5 м3/ч; объемная концентрация
твердого 22%.
Степень обоснованности и достоверность научных
положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в
диссертации. Достоверность полученных результатов
обеспечивается применением стандартных методов исследования и
поверенного научно – исследовательского оборудования,
использованием представительных выборок и достаточным
количеством параллельных испытаний, а также
полупромышленными испытаниями. Сходимость результатов
теоретических и практических исследований составляет 95%.
Апробация работы. Основные положения диссертации и
результаты исследований докладывались на 42 научно-практической
конференции с международным участием «НЕДЕЛЯ НАУКИ
СПбГПУ» (СПБГПУ, Санкт-Петербург, 2013г.); на 10
международной научной школе «Проблемы освоения недр в 21 веке
глазами молодых» (ИПКОН РАН, Москва, 2013г.), на
Международном совещании "Плаксинские чтения-2013" (Томск, 16-19 сент., 2013), и других конференциях.
Работа удостоена награды в конкурсе грантов 2013 года для аспирантов вузов, в соответствии с распоряжением Комитета по науке и высшей школе от 14.11.2013г. №86.
Технологические решения апробированы в промышленных условиях на предприятии ГК «Майская».
Результаты научно-квалификационной работы,
представленные в виде «Рекомендаций по компоновке
технологической схемы обогащения песков и техногенных отвалов», используются при разработке проектов по переработке песков россыпных месторождений компанией ЗАО «Гормашэкспорт».
Личный вклад автора. Автором проведен обзор и анализ
конструктивных решений для разделения материалов по плотности.
Определены задачи и цели исследования. Организованы и
проведены лабораторные, стендовые и полупромышленные
испытания. Произведена обработка, анализ и обобщение
полученных результатов, а также их апробация и подготовка к публикации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 5 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из
введения, 5 глав, заключения, списка сокращений,
библиографического списка и 6 приложений. Работа изложена на 241 странице машинописного текста, содержит 51 таблицу и 166 рисунков. Библиография включает 158 наименований.
Обзор способов и средств дезинтеграции песков россыпных месторождений
Глина и тонкие классы размывают в промывочных машинах и устройствах, различающихся по конструкции, способам разрушения и отделению шламов. В таблице 1.2 представлена классификация промывочных машин и устройств дезинтеграции глин [34].
Под «дезинтеграцией» на россыпях понимают – разъединение механически связанных между собой частиц без их разрушения [34, 35]. Дезинтеграция мокрым способом (промывка) получила наибольшее распространение в промышленности.
Решению проблемы дезинтеграции песков посвящено много научных работ. Разработкой оборудования и поиском путей, направленных на повышения уровня дезинтеграции песков россыпных месторождений, проводили К.В. Соломин, В.М. В.Н. Замятин, В. В. Мацуев, Т. В. Тумольская, В. Г. Пятаков, В. П. Мязин, А. Ю. Бейлин и т.д.
Промывочные машины по конструктивному исполнению делятся на барабанные, шнековые, комбинированные, башенные и вибрационные.
Из барабанных промывочных машин наиболее распространены бутары и скрубберы, из шнековых – корытные мойки, из вибрационных – плоские грохоты и вибромойки [36].
Все применяемое дезинтегрирующие оборудование можно разделить на три группы: - машины и аппараты, в которых происходит механическое перемешивание песков в водной среде, в результате чего глина переходит в водную суспензию; - машины и аппараты, в которых разрушение производится высоконапорными струями воды на просеивающей поверхности; - машины и аппараты, в которых дезинтеграция глины осуществляется за счет электрогидравлического эффекта, ультразвуковых и звуковых колебаний, электрофореза, гидродинамической кавитации. Таблица 1.2 – Классификация промывочных машин и устройств Способы Основной фактор Отделение Тип машин и Область дезинтеграции диспергирования шламов устройств применения Размывание - Гидромониторы Гидромеханиза струями воды В виде ция и Динамическое слива через Гидровашгерды; гидротранспорт воздействие воды решёта желоба Промывка полезных Трение кусков Грохочени Бутары, скруббер- ископаемых друг о друга и о е бутары, грохоты, движущиеся гравиемойки, поверхности вибромойки машин при В виде воздействии слива через потоков воды порог Скрубберы, корытные мойки, Механический Перетирание В виде бутарореечные механическим слива через машины, воздействием порог Грохочени классификаторы Промывочные башни Размачивание е путем длительного пребывания в воде - Струйные машины – Разрезание Керамическая струями воды под Шаровые, фре- промышленнос давлением зерно-метательные ть Перетирание в мельницы, воде мешалки Физические: Электрогидравли Разрывание ческий ударными волнами – Электроразрядны е устройства Находятся на стадий Электрофорез Разрушение под лабораторных действием сил Электрофорезные исследований электрического - ванны То же поля Ультразвуковой Кавитация, - Ультразвуковые инерционные устройства Низкочастотный силы, акустический акустические Получение
Степень дезинтеграции находится в прямой зависимости от глинистости и физического состояния песков. Обычно гидровашгерды эффективны для песков с небольшим содержанием легкопромывистых глин (5–10 %). Эксплуатация таких гидравлических дезинтегрирующих устройств для подготовки высокоглинистых песков к обогащению приводит к высоким потерям ценного компонента уже на первой стадии переработки горной массы.
Так, применение гидровашгерда с самотечной подачей пульпы на обогатительную установку (Средний Урал) привело к потерям золота до 30 % только с крупными окатышами глины. Общее же извлечение золота после обогащения не превышало 50 % [38].
Дезинтеграция в барабанный промывочных машинах. В барабанных промывочных машинах глинистые породы дезинтеграции в результате их истирания твердыми кусками самого промываемого материала, трения о стенки барабана, разрезания специальными ножами, устанавливаемыми на внутренней поверхности барабана. Широко применяется способ дезинтеграции песков россыпей с помощью промывочных бочек дражного и скрубберного типа. Скруббер-бутары позволяют в одном аппарате совмещать промывку и классификацию продукта на 2–3 класса, а также дополнительную промывку и обезвоживание надрешетных продуктов.
Опыт эксплуатации скруббер-бутар, накопленный в последние годы, говорит о высокой эффективности их использования при промывке различных материалов, в том числе и труднопромывистых. В настоящее время производятся типоразмерный ряд скруббер-бутар с производительностью от 10 до 400 т/ч. Они выпускаются в большом количестве модификаций и вариантов исполнения, с применением современных материалов и комплектующих.
Наряду с традиционными вариантами исполнения просеивающих поверхностей бутар, используются как сварные, так и наборные шпальтовые и полиуретановые сита.
В промывочных бочках дражного типа процессы дезинтеграции и грохочения совмещены, что является основным недостатком данного дезинтеграционного оборудования, поскольку конструктивные параметры, обеспечивающие эффективность процессов дезинтеграции и грохочения в отдельности, существенно отличаются друг от друга.
Морфологические и концентрационные модели участков россыпи р. Кондёр
Эти показатели являются одним из главных обосновывающих признаков принадлежности месторождения по сложности строения к группе 2.1 или 3.1 по ГКЗ РФ для выбора методики разведки. Принадлежность же к той или иной группе по ГКЗ устанавливается по степени сложности основных пластов, содержащих более 70% запасов месторождения (участка), учитывая размеры россыпи, морфологию и выдержанность пласта, крупность металла. В связи с этим большая часть долинной россыпи р. Кондер по своим параметрам и строению относится к месторождениям группы 2.1 как весьма крупная, относительно выдержанная по ширине и мощности пласта с неравномерным распределением металла и довольно редкими относительно бедными участками. Другие участки россыпи (россыпи притоков и россыпь в нижней части долины) относятся к группе 3.1, таблица 2.2.
Учитывая горно-геологические признаки, а также результаты анализа данных опробования наиболее крупные россыпи обычно разделяются на участки с разными характеристиками. Общие характеристики выделенных участков, их различия между собой будут отражены ниже, где даются оценки морфологических и концентрационных моделей пластов как в целом по россыпи, так по отдельным участкам.
Месторождение представляет собой долинную аллювиальную россыпь, прослеживающуюся как в основной долине р. Кондёр, так и в ее верхних притоках.
По глубине залегания продуктивного пласта россыпь можно разделить на участки: мелкозалегающая (мощностью торфов до 2 м) в "кольце" (р.л. 216–172); участок с мощностью торфов 3–5 м) (р.л. 170 – 32) и погребенная (мощностью торфов 12–23 м) сложная россыпь в нижней части за "кольцом", объединяющая продуктивные отложения разновозрастных террас, пойм и террасоувалов [97].
Месторождение р. Кондер разведывалось тремя видами разведочных выработок: скважинами, шурфами и траншеями. Скважинами 8-и дюймового диаметра разведана средняя и нижняя часть месторождения (за "кольцом"). Шурфами разведаны притоки р. Кондер в пределах "кольца", а долинная россыпь в «кольце» – в основном, траншеями с бороздовым, иногда валовым опробованием, использовавшимися как заверочные выработки при повышенной крупности полезного компонента и шурфами [96]. Месторождение в плане имеет форму ленты, ниже р.л.32 разделенную на 2 промышленные струи. Суммарная протяженность россыпи с притоками – 43.7 км (в том числе: притоки р. Кондер – 18.3 км, долина р. Кондер – 25.4 км).
По горнотехническим условиям и морфологическим особенностям месторождение разделяется предварительно на 4 участка. Верхняя или «кольцевая» часть месторождения состоит из 2-х участков – россыпи притоков и долинная россыпь р. Кондер (р.л.216–172). Средний участок представлен долинной и погребенной террасоувальной россыпями р. Кондер (р.л.170–32). Нижний участок представлен более сложной частью россыпи (ниже р.л. 32).
Россыпи притоков р. Кондер были отработаны в первые годы освоения месторождения: руч. Бегун с притоками руч. Малый, Крутой, Безымянный, ручьи Южный, Трезубец, Аномальный, Прямой, Аппендикс, Двуглавый и Трехглавый. Россыпи притоков по своим размерам и изменчивости относятся к группе 3.1 по сложности строения. Общей закономерностью по большинству параметров для россыпей притоков является снижение абсолютных значений параметров от устья ручьев к верховью. Изменчивость по ширине россыпей характеризуется коэффициентом вариации Квар=18.4–92.1%, мощность песков изменяется незначительно (Квар=21%), распределение вертикальных запасов относительно неравномерное (Квар=110%) [97]. Верхний участок месторождения р. Кондер – "кольцевой" (р.л.216 - 172) представляет собой лентообразную залежь длиной 5400 м и шириной от 80 м (р.л.172) до 850 м на участке слияния основных притоков р. Кондер (ручьи Бегун, Южный, Трезубец, Аномальный, Прямой).
В целом – это мелкозалегающая россыпь с мощностью пласта 3-5 м, включающая в себя продуктивные отложения поймы, первой и второй надпойменной террас.
Мощность пойменных отложений варьирует от 0.8 до 6 м, на участке выхода из "кольца" – 4.0-7.2 м. Рыхлые террасовые отложения имеют мощность 5-8 м.
В пойме и на террасах верхнего участка россыпи р. Кондер торфа на большой части площади отсутствуют, лишь на отдельных участках их мощность достигает 1-2 м. На террасе левого борта (р.л. 182, 184) мощность торфов – 2-5 м. Характерной же чертой "кольцевого" участка месторождения являются относительно устойчивые и выдержанные параметры россыпи по разведочным профилям, рисунок 2.3.
Поверхность плотика сглаженная, слабоволнистая, участками с западинами. Уклоны плотика колеблются от 0,001 до 0,017, на отдельных участках отмечается воздымание плотика (р.л. 184–176).
Платиноносной является нижняя часть разреза долинных аллювиальных отложений мощностью от 1,2 до 4,0 м и частично – верхняя выветрелая часть коренных пород мощностью до 0,8 м. Основное количество платины приурочено к приплотиковой части аллювия и верхам коренных пород. Наиболее обогащенные гнезда и струи фиксируются в пойменной части долины.
Определение объемной и насыпной массы проб
Для технологической оценки данные минералого-технологического изучения вещественного состава продуктивного класса проб эфельных отвалов дополнены изучением контрастности технологических свойств минералов, слагающих исследуемый материал.
В качестве основных признаков, лежащих в основе выбора метода обогащения для разделения минералов-носителей ценных компонентов от минеральных составляющих исходного материала, приняты: размер минеральных зерен, плотность, удельная магнитная восприимчивость. Размер зерен как самостоятельный признак разделения минеральных составляющих исходного материала эфельных отвалов определяет 106 целесообразность проведение подготовительных операций перед обогащением как-то: дезинтеграция, классификация с целью удаления непродуктивного материала (+2 мм).
Золото Au 15,6-18,3 Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что более контрастным показателем для минералов, слагающих изучаемый материал, является показатель плотности. Ценные минералы имеют значительно более высокую степень контрастности гравитационных свойств, что может быть использовано для их первичной концентрации.
Заметны различия в магнитной восприимчивости минералов. По данному свойству резко отличается высокими магнитными свойствами магнетит и титаномагнетит, что может быть использовано при доводке гравиоконцентрата.
Проведение опытов по концентрации благородных металлов
Полученная информация при изучении вещественного состава эфельных песков и её продуктивной части позволили определить основные положения технологии по концентрации платины и золота [111, 112]: высокое содержание глинисто-илистой фракции в исходном материале определяет необходимость перед обогащением проведения операции тщательной дезинтеграции и классификации для выделения продуктивного класса; - более высокая контрастность извлекаемых ценных минералов по плотности, в сравнении с породообразующими минералами, обуславливает применение гравитационного метода обогащения для первичной концентрации платины и золота; - наличие и концентрация минералов, обладающих магнитными свойствами, в гравитационном концентрате определяет необходимость использования магнитного метода обогащения в доводочных операциях первичного гравитационного концентрата; - наличие платины с магнитными свойствами ограничивает использование магнитных сепараторов с высокой напряженностью магнитного поля. Предварительная концентрация на винтовом сепараторе Построение гравитационной части технологической схемы обогащения подчинено максимально возможному извлечению платины и золота из материала эфельных отвалов. К высокопроизводительной, энергосберегающей и эффективной технологии гравитационного обогащения сырья подобного изучаемому относится винтовая сепарация.
Схема постановки эксперимента по первичной концентрации ценных компонентов включала основную и две контрольных операций винтовой сепарации, рисунок 3.24. Количество операций заведомо завышено с целью определения их оптимального количества для рекомендаций по переработке эфельных отвалов.
В таблице 3.9 представлены показатели извлечения платины из методом винтовой сепарации на четырехвитковом винтовом аппарате типа СВ -500 Производительность по твердому составила – 500-550 кг/час при плотности питания - 25-27% твердого.
Показатели извлечения платины по операциям винтовой сепарации показывают, что основное количество металла извлекается в основной операции. Первая контрольная оправдывает свое применение, где дополнительно извлекается около или более 10% платины. При составлении рекомендаций по технологии переработки песков можно исключить операцию второй контрольной операции вследствие низкого извлечения металла в ней – десятые доли процента. В таблице 3.10 представлены результаты ситового анализа продуктов винтовой сепарации и данные распределения платины по классам крупности.
Гравиоконцентрат по ситовому составу представлен минеральными зернами от 1 мм до 0,071 мм и менее, преобладающим классом крупности является класс -0,25+0,125 мм. В этот класс крупности распределяется более 40% платины. В целом извлечение металла наблюдается из всех классов крупности, но в классах крупнее 0,125 мм концентрация металла в сравнении с его содержанием в гравиоконцентрате выше, чем в классах менее 0,125 мм. То есть, степень извлечения в классах крупнее 0,125 мм выше, чем в классах меньшей крупности.
Обобщая данные результатов винтовой сепарации, можно с уверенностью заключить о правомочности применения данного метода для переработки эфельных отвалов.
Математическое моделирование сепарационной характеристики винтового сепаратора
В точке, отвечающей вихрям размерами приблизительно 100 мкм, коэффициент передачи давления достигает минимального значения. По-видимому, в точке перегиба линии концепция ударного обмена энергией между вихрем жидкости и твердой частицей исчерпывает себя, поскольку указанный обмен становится преимущественно вязким. Говоря проще, сохранение концепции ударного воздействия вихря жидкости на частицу для малых вихрей чисто субъективно приводит к росту , на самом деле 0.
Уменьшение крупности питания приводит, при прочих постоянных, к снижению производительности промывочных приборов и для ее сохранения требуется увеличение отношения Т:Ж. Так, по данным, приведенным в работе Шохина В.Н., Лопатина А.Г., удельный расход смывной воды при обогащении вольфрама и олова на концентрационном столе составляли 2,5 м3/т, а с помощью вибрационного концентратора - 1,2 м3/т, что естественно отвечает высококонцентрированным суспензиям.
Различие форм частиц благородных металлов также весьма важный фактор в концепции гидравлической крупности хорошо зарекомендовавшая себя для условий гидравлического транспорта. Заметим, что гидравлическая крупность частицы золота 100 мкм примерно равна гидравлической крупности сланца размером 500 мкм, в то время как скорость трогания частицы золота 50 мкм такая же, как у частицы сланца 3 мм.
Проблеме исследования механизма движения многокомпонентных смесей, под действием поля сил гравитации и других силовых полей, посвящено множество публикаций. Основная часть из них носит полуэмпирический характер и представлена громоздкими, неудобными для практического использования выражениями. По этой причине, ниже обоснуем необходимость использования понятия коэффициента равного трогания идентичного понятию коэффициента равнопадываемости.
Итак, коэффициентом гидравлического разделения - Кг твердых частиц взвесенесущего потока назовем отношение размера наибольшей частицы легкой породы и размера наибольшей частицы тяжелого компонента, которая теряет состояние покоя на неподвижной или вибрирующей плоскости.
Выполним необходимые преобразования, для чего заимствуем выражения скоростей гидравлического взвешивания, соответственно:
Нетрудно видеть, что при Кп=1, 0, F=0 имеет место тождество -,которое позволяет нижнюю строку (4.2.21) считать общим выражением скорости равного трогания твердых частиц потока суспензии в гравитационном и гравитационно-вибрационном полях, а верхнюю строку - его следствием. Здесь заметим, что при выводе выражения критической скорости потока на неподвижной плоскости в математической модели не учитывалась сила скатывания и не учитывалось подавление турбулентности.
Введем ограничения: - считаем легкую породу кварцем (=2,65), частицы которого по форме совпадают с формой двух сложенных шаровых сегментов. Кроме того, принимаем в выражении (4.2.19) величину р равной 0,95.
Итак, анализ приведенных выше выражений и кривой, показанной на рисунке 4.2, приводит к выводу о том, что задача определения коэффициента равного трогания должна решаться методом последовательных приближений. Поэтому, в начале воспользуемся выражением критической скорости потока гидросмеси в виде (4.2.17).
Рассчитанные показатели коэффициента гидравлического взвешивания для идеализированных форм частиц близких к формам реальных частиц, установленными исследованиями приведены в таблице 4.3 [118]. Таблица 4.2 - Величина коэффициента гидравлического взвешивания
Среди гравитационных сепараторов, винтовые сепараторы (спиральные концентраторы) считаются одними из наиболее эффективных и простых устройств. Из-за своей относительной простоты и высокой эффективностью, они широко используется в различных схемах переработки полезных ископаемых и угля. Внедрение винтовых аппаратов началось в 1940-х годах компанией Хамфри [119], они показали себя дешевым и эффективным средством концентрации для различных руд. Их успех объясняется тем, что спирали являются экологически чистым, прочным, компактным и экономически эффективным оборудованием [120-123]. С 1980-х годах, наблюдается повышенный интерес к извлечению более мелких частиц, в связи с ухудшением горно-геологических характеристик месторождений, и винтовые аппараты стали обычным способом концентрации золота, железа, хрома, вольфрама, платины и угля, крупностью от 2 мм до 0,1 мм. Винтовые аппараты в состоянии поддерживать высокие технологические параметры при обогащении материала, крупность которого слишком велика для флотации и слишком мала для обогащения в тяжелых средах.
Общая геометрия спиральных сепараторов состоит из открытого желоба, закрученного по спирали вертикально вниз относительно центральной оси [124]. Пульпа подается в верхнюю часть спирали, с содержанием твердого по весу порядка 15-50%.
