Переработаем «техногенку» вместе

Добыча полезных ископаемых — это почетный, но тяжёлый труд. Великое множество прекрасно образованных,  умных и трудолюбивых людей занято в этой сфере. Профессии геологов, горняков, металлургов, старателей, исследователей, аналитиков и многих других являются одинаково необходимыми в деле разведки, разработки методик и извлечении полезных ископаемых. Множество талантливых изобретений внедрено в этот процесс. Мы постараемся рассмотреть оборудование и процессы, позволяющие переработать то, что уже было переработано ранее – техногенные отходы.

Данная статья не является академическим трудом, призванным обучить специалистов-технологов для работы на всём спектре обогатительного оборудования и, поэтому, мы не будем подробно описывать все технологические приёмы обогащения. Остановимся на обогащении мелкого золота   в отходах гравитационных процессов (после промывки на различных шлюзах, вашгердах, столах, отсадочных машинах, концентраторах и т.д.). Статья написана для специалистов-практиков, и многие подробные описания  технологических процессов будут опущены.

Итак, уважаемые коллеги, рассмотрим обогащение  эфельных отвалов промывки россыпного золота. Именно этот продукт мы решили описать, чтобы показать пример работы различных технологических аппаратов.

Обогащение достаточно мелкодисперсного сырья требует повторения цикла обогащения – рецикла. За один приём такое сырьё не обогащается, это аксиома. Техногенное сырьё, как правило, характеризуется незначительным содержанием полезного элемента  и применение горных машин, имеющих, как правило, хорошие показатели извлечения на первичном сырье (в нашем случае — это золотоносные пески) не оправдывает ожидания, так как производительность и степень извлечения их резко падает. Промывка хвостов на шлюзах, концентрационных столах, отсадочных машинах даёт положительный эффект, но выход полезного продукта слишком мал…

Рассмотрим иной технологический цикл обогащения –    осаждение с процессом сегрегации. Процесс осаждения не требует пояснения. Затем данный процесс переходит к процессу сегрегации, и нижние слои обогащаемого материала  разделяются именно по удельному весу частиц. Если коротко описать проходящий процесс, то — это процесс вытеснения из нижнего слоя частиц с малым удельным весом частицами с большим удельным весом, т.е. сегрегация мелкого и тяжелого сквозь более легкое.

Сам принцип сегрегации известен давно, и применяется на многих обогатительных устройствах (столах, шлюзах, винтовых классификаторах и т.д.).

Процесс обогащения

Первый этап

Начало любого обогащения — это дозированная подача сырья. «Волна» по подаче отрицательно повлияет на весь процесс обогащения. Для точного соблюдения постоянного объёма подачи сырья необходимо вниз приёмочного бункера (на разгрузку) установить шнек (ковшевые, пластинчатые и иные питатели, на наш взгляд, менее технологичны). Электродвигатель питающего шнека должен быть оборудован регулятором оборотов, что позволит увеличивать или уменьшать объём выгружаемого из приёмочного бункера сырья. Для удаления крупной, не продуктивной фракции, под разгрузочный шнек устанавливаются вибросита с омывателями.

Бункер. Вид с торца
Вид приёмного бункера с торца

 

Вид приёмного бункера снизу на разгрузочный шнек
Вид приёмного бункера снизу на разгрузочный шнек

Сырьё подаётся в объёме 60т/час, что обеспечивает переработку 1400т/сут.

Отвалы гравитационного обогащения — хорошо промытый материал, легко разделяющийся на виброситах.

Второй этап

После рассева необходимо начать первый цикл обогащения. Его цель — это сокращение объёма перерабатываемого сырья и получение промпродукта с максимальным процентом извлечения полезного продукта (золота).

Для выполнения первого цикла обогащения необходимо подать сырьё в модернизированный спиральный классификатор. Изготавливаемые серийно спиральные классификаторы — это надёжные, испытанные десятилетиями  работ, машины. Стоит особо отметить, что принцип работы спирального классификатора полностью отвечает требованиям тяжелосредного концентратора. Спиральный классификатор — это классический тяжелосредный шнековый концентратор. Однако, для проведения необходимого нам процесса  осаждения и сегрегации на серийных образцах, требуется их модернизация. При работе непогружного спирального классификатора происходит ряд процессов, а именно:

— шнек выводит крупную фракцию (+0.15мм) в верхнее разгрузочное окно, материал обезвоживается;

— фракция (– 0.15мм) выводится в слив в нижнем краю корыта классификатора методом перелива через сливной порог;

— тяжелая фракция ложится в нижнюю часть корыта и заполняет зазор между движущимся шнеком и внутренней поверхностью корыта. При дальнейшем накоплении она начинает выводиться шнеком в верхнее разгрузочное окно.

Цели модернизаций спирального классификатора и способ их выполнения

Для того, чтобы спиральный классификатор работал в режиме  осаждения и шел постоянный процесс сегрегации, необходимо обеспечить подвижность «тяжелой» постели в зазоре между шнеком и корытом классификатора. В этом случае тяжелая среда, образовавшаяся при перемешивании сырья в пульпе (проходит интенсивная сегрегация и без добавки утяжелителя образовывается среда с повышенной плотностью), будет под действием силы тяжести двигаться в нижнюю часть корыта классификатора и всё больше очищаться от лёгких включений (принцип тяжелосредной сепарации). Для этого процесса необходимо подать воду в низ корыта классификатора, что изменит плотность постели и сделает её подвижной;

— «тяжелая» среда (богатая по золоту) начнёт накапливаться в нижней части корыта. В случае, если этот процесс не взять под контроль, начнётся частичный перелив в  слив, частичный подъём шнеком богатой «тяжелой» постели, что прекратит процесс концентрации золота. Для регулировки данного процесса необходима периодическая разгрузка накопленной в нижней части корыта «тяжелой» постели. Для периодической разгрузки, в торце нижнего края корыта прорезается технологическое отверстие и устанавливается шиберная задвижка, которая открывается и закрывается электроприводом с временным реле (время открытия-закрытия шиберной задвижки расчётное).

Спиральные классификаторы
Спиральные классификаторы

 

Схема модернизации спиральных классификаторов
Схема модернизации спиральных классификаторов

Третий этап

После прохождения спирального классификатора, объём перерабатываемого  сырья уменьшается  в 10 раз. Получаемая в спиральном классификаторе «тяжелая», богатая по ценному компоненту (золоту)  суспензия,  подаётся на следующий  передел. Он осуществляется в модернизированном конусе «Чанса».

Классический Конус «Чанса»

Разработан и успешно применялся на протяжении десятков лет в процессе обогащения угля в тяжелой суспензии из песка.

Конус Чанса
Схема классического тяжелосредного концентратора «Конус Чанса»

Вода и песок подаются в конус сверху и создают тяжелую среду, имеющую плотность выше плотности угля. Вода также подаётся по окружности на нескольких горизонтах,  уголь (фракцией +3мм) поступает в верхнюю часть конуса и, всплывая на поверхность жидкой массы, выносится водой через переточный порог. Части пустой породы, плотность которых выше плотности угля и плотности тяжелой среды, опускаются вниз и выводятся через шиберные задвижки, работающие в периодичном режиме. Однородность среды поддерживается работой мешалок.

Цели модернизаций «Конуса Чанса» и способ их выполнения

Классический «Конус Чанса» разработан для обогащения угля и требует создания искусственной тяжелой среды методом подачи утяжелителя (в случае обогащения угля- это песок), также предусматривает подачу сырья вверх конуса. При обогащении мелкого сырья методом  осаждения (эфелей) скорость пульпы, складывающаяся из объёма подачи сырья, воды и скорости вращения мешалок приводит к частичному выносу полезных компонентов (золото) через сливной порог. Для устранения этого обстоятельства загрузку сырья необходимо осуществлять непосредственно в пульпу, ниже переливного порога. Для этого в конус устанавливается загрузочный патрубок, вход которого находится ниже уровня переливного порога. Для создания режима  осаждения с образованием тяжелой среды внизу конуса не предусматривается подача утяжелителя. При правильных настройках  концентратора (настройка работы концентратора складывается из объёма подачи сырья и воды, что обуславливает плотность и вязкость тяжелой среды и из скорости вращения мешалок) утяжелитель самообразуется в нижней части конуса. Чем дольше идёт процесс, тем чище и больше объем продуктивного слоя внизу конуса. После поднятия продуктивной тяжелосредной суспензии выше расчётного объёма происходит кратковременное открытие выпускного шибера, находящегося в нижней части конуса и частичная разгрузка тяжёлой суспензии, содержащей золото, которая направляется на доочистку на концентрационный стол.

Схема концентратора
Схема концентратора

Общая аппаратурная схема

Схема расположения узлов обогащения
Схема расположения узлов обогащения
  1. Бункер подачи сырья;
  2. Спиральный классификатор;
  3. Концентратор;
  4. Стол концентрационный.

Укрупненные лабораторные испытания показали, что приведённая схема позволит рентабельно в промышленных объёмах переработать хвосты промывки россыпного золота.

Заключение

Практические испытания на стенде показали, что по данной схеме могут быть переработаны не только хвосты обогащения россыпного золота, но и гравитационного обогащения, вольфрамовых руд,  хвосты флотации, сорбции и любые другие, достаточно мелко дисперсные  (-0.5мм + 0мм), материалы. Но, как и большинство других процессов гравитационного обогащения,   осаждение с переходом в процесс сегрегации, является скорее системой, чем единичным процессом. И ряд параметров, а, именно:  уменьшение плотности полезного компонента, возникающее, когда золото не в чистом виде, а в соединении с рудным компонентом, размер частицы, её форма (шарообразная или пластинчатая) приводят к необходимости индивидуальной настройки каждой обогатительной машины.  Сами параметры обогащения описаны законом Стокса:

ФОРМУЛА СТОКСА — формула скорости оседания частицы в жидкости:

Формула Стокса

где — скорость оседания, g ускорение силы тяжести, r — радиус частицы, ρ’ — плотность вещества частицы, ρ — плотность жидкости, μ — коэф. вязкости жидкости. Коэф. К зависит от формы частицы и приблизительно равен 0,222 для шаров, 0,143 для дисков и 0,040 для чешуек.

И поэтому, тонина частицы, её форма, наличие связующих в сырье (которое увеличивает важный параметр процесса — вязкость пульпы), обуславливают  разницу времени и объёма сырья, которое может быть переработано на одном и том же аппарате.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.