Гравитационные способы извлечения золота из россыпных и коренных месторождений

 

(2 часа)

 

Цель работы: Освоение методики гравитационного обогащения россыпных и коренных золотых руд. Исследование основных свойств различных золотоносных песков, возможность и эффективность их обогащения гравитационными методами.

 

Теоретическая часть.

 

Особенно широкое применение получили гравитационные про­цессы для извлечения благородных металлов из россыпных руд. Первая и относительно энергоемкая операция при разработке россыпных месторождений — это его вскрытие путем механизи­рованного удаления прикрывающих россыпь наносов. Второй этап — добыча золотоносных песков с последующим обогащением их.

Для характеристики размера золотин используют кривые гранулометрического состава золота из песков различных россыпей (по В. В. Невскому). Зависимость доли определенной фракции от диаметра золотин.

Схемы обогащения песков россыпей, включающие в себя про­цессы дезинтеграции материала и собственно обогащения, обычно устанавливаются с учетом категории размываемости водой добы­той горной массы, а также характера и крупности частиц золота и шлихового материала, содержащегося в россыпи. Степень размываемости («мывкости») песков зависит от содер­жания в них глины. Обычно россыпи классифицируются следую­щим образом:

 

1) легкомывкие (3—10% первичных шламов);

2) среднемывкие (10—30% шламов);

3) трудномывкие {30—60% шламов);

4) весьма трудномывкие (60—80% первичных шламов-глин).

 

В соответствии с категорией россыпи подбирают аппаратуру для диспергации добытого материала, отделения крупной гали и глинистых илов, удаляемых в отвал. При выборе аппаратуры для концентрации золота решающим фактором является крупность золота, содержащегося в россыпи. Форма частиц россыпного золота показана на фотографии рисунок 1

1 см

 

 

Рисунок 1. Россыпное золото (по А. О. Минееву)

 

Зернистую песковую часть россыпи обогащают в отсадоч­ных машинах, на шлюзах и иногда в заключении на концен­трационных столах. Все вышеуказанные операции можно проводить на специаль­ных стационарных промывающих установках, иногда переме­щаемых с одной россыпи на другую по мере отработки первой, или дражным способом. Все операции добычи и обогащения сконцентрированы на плавучей добывающей и обогащающей установке - драге (гидравлика). Добыча, размывка, транспорт и обогащение материала осуществляется за счет напора воды. Обогащение песков на драге показано на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2. Схема расположения драги в водном бассейне

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЛОВУШКИ

Наиболее простыми по конструкции аппаратами, улавливаю­щими из пульпы свободные зерна золота и другие тяжелые мине­ралы, являются гидравлические ловушки. Они представляют собой конусы (или пирамиды), обращенные своими вершинами вниз. Вода в эти конусы поступает снизу. Золото и другие мине­ралы с высокой плотностью концентрируются в вершинах опро­кинутых конусов, куда они оседают в результате стесненного па­дения. Частицы более легкой породы выносятся под воздействием восходящей струи воды. По мере накопления в ловушке концен­трата его выгружают в приемник, открывая патрубок во время непродолжительной остановки аппарата. Воду в ловушку подают или в одном пункте (внизу), или в двух (внизу и вверху). Во избе­жание забивания ловушки крупным материалом на горловину мельницы надевают цилиндрическую или коническую сетку или применяют пульсирующую подачу воды через вращающийся клапан. Примером простейшей гидравлической ловушки может служить трехконусный аппарат рисунок 3. Выход концентрата из гидравлической ловушки обычно не превышает 1% от массы обрабатываемой руды. Сполоск (раз­грузку) ловушек производят через 6—8 ч. Наилучшие результаты ловушки дают при обработке чистых кварцевых или охристых руд с крупным золотом. Они в меньшей степени пригодны для обработки руд со значительным сульфид­ным оруденением, мелким золотом или значительным количеством глинистого материала. В случае сульфидного оруденения приме­няют гидравлические ловушки с прерывистой подачей воды и вертикальными щитками. Гидравлические ловушки недостаточно полно улавливают мелкое золото, потребляют большое количество воды и засоряются железным скрапом.

 

 

 

Рисунок 3. Гидравлическая ловушка

 

ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ

Наибольшее распространение в качестве первичного гравита­ционного прибора, улавливающего золото на сливе мельниц, полу­чили отсадочные машины. Обогащение отсадкой основано на раз­делении смеси минеральных зерен на слои с различной плотностью при возвратно-поступательном движении среды в вертикальном направлении. Наиболее эффективно материал разделяется после предварительной классификации по крупности. Отсадку производят, используя искусственную постель из стальных шаров или кусков тяжелого минерала.

 

 

Рисунок 3 Пульсатор

 

В цикле восходящего потока воды постель и лежащая на ней из­мельченная руда разрыхляются, и минеральные частицы подни­маются на некоторую высоту. При нисходящем потоке расслаи­вание ускоряется, и мелкие тяжелые зерна проходят через проме­жутки постели и разгружаются через отверстия решета. В резуль­тате повторения многократных движений тяжелые минералы собираются на дне машины, а легкие наверху постели. Вода в от­садочную машину поступает вместе с твердым материалом, непре­рывно разгружающимся из мельницы в виде пульпы, кроме того, некоторое количество воды вводят дополнительно под ре­шето. Пульсирующая отсадочная машина, рисунок 3 состоит из двух камер: левая большая рабочая с решеткой и правая — пульсатор. В рабочей камере на решетке укладывают постель чаще из дробленого гематита размером для первичной отсадки до 12 мм, для вторичной 6 мм. Над постелью закрепляют на бортах и брусках вторую сетку, работающую в качестве верхнего грохота и предо­храняющую постель от сбивания. Нижняя часть машины пирами­дальная. Пульсация осуществляется специальным клапаном под напором 0,3—1,5 ат. Число пульсаций клапана обычно ре­гулируют в пределах от 300 до 600 в минуту. В замкнутом цикле пульсатор обычно работает при разжижении 60—70% твердого в пульпе.

Для работы пульсатора характерно следующее:

 

а) высокая степень концентрации ценного минерала — от 1: 200 до 1: 10000;

б) малый расход воды, не превышающий 0,5 ма/м*-мин рабо­чей поверхности решета;

в) отсутствие механического привода;

г) простота регулирования, удобство обслуживания и малый габарит аппарата.

 

В распространенной в золотой промышленности диафрагмовой отсадочной машине рисунок 4 днище приводится в возвратно-поступательное движение с помощью вертикального штока. Для образования постели отсадочных машин, работающих в зам­кнутом цикле с мельницей и классификатором, применяют бра­кованные стальные шарики от подшипников диаметром 9,5 мм. Большое значение для работы отсадочных машин имеет допол­нительная подача подрешетной (2—5 л/сек на 1 м2) и надрешетной воды, что играет решающее значение в создании оптимальных условий разрыхленности постели и материала в машине и повышает скорость прохождения легких минералов через сливной порог. Расход воды обычно 4-5-кратный от массы обработанного материала. Степень концентрации в диафрагмовых отсадочных машинах зависит от содержания сульфидов в руде и находится в пределах 1: 100—1: 300. Весьма существенными преимуществами отсадочных машин при введении их в цикл измельчения являются:

 

Рисунок 4. Схема диафрагмовой отсадочной машины:

1 — корпус; 2 — сито; 3 — подвижной конус; 4 — резиновая кольцевая диафрагма; 5 — пробковый кран для разгрузки концентрата; 6 — эксцентрик

 

1) небольшое отношение ж: т, что дает возможность избежать разжижения хвостов;

2) большая производительность на единицу поверхности сита;

3) возможность обрабатывать неклассифицированную пульпу.

 

ШЛЮЗЫ

 

Принцип действия шлюзов основан на разнице скоростей дви­жения минеральных зерен в струе воды, текущей по наклонной плоскости. Обогащение в струе воды, текущей по наклонной плоскости (шлюзу) одни под действием увлекающей струи потока, отлагаются на поверхности шлюза, а другие не успевают осесть на шлюзе и сносятся водным потоком. Результаты извлечения зерен тяжелых минералов по­верхностью шлюза определяются следующими факторами:

 

1) различие скорости падения в воде минеральных зерен, отличающихся по плотности и раз­мерам;

2) расслоение материала в струе воды;

3) трение движущихся частиц о поверхность шлюза;

4) давление струи воды на по­верхность минеральных частиц, при­водящее к смыванию некоторых частиц.

 

Важный фактор работы шлю­зов (рисунок 5) - разница в скорости жидкости в различных слоях этого водного потока. Непосредственно у самой поверхности шлюза вследствие сма­чивания ее жидкостью (прилипания) скорость движения жидкости равна нулю, но уже на небольшом рас­стоянии от поверхности шлюза эта скорость достигает значи­тельной величины. При дальнейшем удалении от поверхности скорость возрастает значительно медленнее. Мине­ральная частица в зависимости от своего размера, плотности, скорости водной струи (угла наклона шлюза) или упадет на по­верхность шлюза, или не успеет дойти до зоны «нулевых скоростей» и будет снесена потоком со шлюза. Зона «нулевых скоростей» пред­ставляет собой слой пульпы, который прилегает к поверхности шлюза и внутри которого слагающая силы горизонтального пере­мещения частицы равна нулю. Это не означает, что частица в дан­ной зоне находится в абсолютно неподвижном состоянии. В отли­чие от ламинарного движения потока, при котором на границе Раздела существует весьма тонкий слой неподвижной жидкости, в области этой зоны над неровной поверхностью (ворсистым по­кровом) при турбулентном движении образуются завихрения потока. Эти завихрения взмучивают материал, осевший в отдельных ячейках нарифления или между ворсинками ткани, и способ­ствуют получению более чистого концентрата за счет вымывания и сноса крупных легких минеральных частиц. Чем длиннее ворс, тем выше извлечение золота, но одновременно и концентрат получается беднее.

Таблица 1

Примерные количества концентратов, снимаемые с 1 м² шлюза.

 

Материал	Выход концентрата	Материал	Выход концентрата
Парусина	0,4—0,6	Кордерой	1,5—1,8
Вельвет	0,8—1,2	Грубое сукно	2—2,5
Рифленая резина	1,6—2,0	Войлок	2,5—3

На показатели улавливания золота влияет:

Длина шлюза. При крупном золоте требуется более короткий шлюз, а при мелком — более длинный. На золотоизвлекательных фабри­ках длина шлюзов с мягким покровом обычно в среднем состав­ляет 3—4 м.

Частота сполоска. Если сполосни производить редко, то поверхность покрова заиливается концентратом и шлюз перестает улавливать. При более частых сполосках повышается извлечение золота и сульфидов. Вместе с тем увеличение интерва­лов между сполосками повышает содержание золота в концентрате. Для каждого материала и каждой конструкции шлюзов и типа покрова можно установить оптимальную частоту сполоска.

Разжижение пульпы на шлюзах. Колеблется в широких пределах (ж: т = 2,5—10). В каждом конкретном случае стараются установить минимальное разжижение, при котором получается максимально возможное извлечение золота и наиболее эффективно исполь­зуется поверхность шлюзов. В густых пульпах за время прохо­ждения по шлюзу золото не успевает перейти в зону «нулевых» скоростей и осесть на поверхности шлюза. С увеличением разжи­жения это осаждение облегчается. Однако при слишком большом разжижении происходит расслаивание пульпы и заиливание поверхности шлюза. Глинистые руды и материалы, содержащие мелкое золото, требуют большего разжижения.

Уклон шлюзов. Как правило, уклон устанавливается опыт­ным путем. Увеличение нагрузки на шлюз, обогащение более крупного материала, уменьшение выхода концентрата и меньшее разжижение пульпы требуют большего уклона шлюза. Однако при слишком большом уклоне увеличивается снос улавливаемых минералов и тем самым снижается извлечение. На практике уклон неподвижных шлюзов обычно принимают от 12 до 17%, или от 120 до 170 мм на 1 м длины шлюза.

На шлюзах с мягким покровом улавливаются как чистые золотинки, так и золото, покрытое пленками окислов (в «рубашке»), а также золотосодержащие сульфиды. В некоторых случаях извле­чение золота достигает 87—88% (шлюзы с рифленой резиной). По конструкции шлюзы с мягким покро­вом разделяются на следующие типы:

 

1) стационарные шлюзы: со съемным покровом; с закрепленным покровом;

2) опрокидывающиеся шлюзы: однодековые;

двух-, трехдековые и многодековые опрокидывающиеся;

3) ленточные шлюзы.

 

При обработке больших масс материала с высоким содержа­нием сульфидов (до 20%) целесообразнее применять ленточные шлюзы с непрерывной разгрузкой. Эти шлюзы используют и для доводки концентратов, полученных на стационарных или опроки­дывающихся шлюзах. Преимущество шлюзов по сравнению с отсадочными маши­нами — в их способности улавливать более мелкое золото, а также низких капитальных затратах на установку. Главный недо­статок шлюзов заключается в трудоемкости эксплуатации и низ­кой производительности на единицу площади. Поэтому для извлечения свободного золота часто применяют отсадочные машины, хвосты которых пропускают через ворсистые шлюзы.

	Питание

 

Концентрат

Смывная вода

Направление движения ленты

хвосты

 

Рисунок 5. Ленточный шлюз

 

Извлечение золота на шлюзах резко колеблется - от 25 до 77%, но чаще всего оно лежит в пределах 40—50%.