CC BY
80
© И.И. Ковлеков, В.М. Авдохин, 2002
УДК 621.928.8
И.И. Ковлеков, В.М. Авдохин
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗОЛОТА ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ПЕСКОВ МАГНИТНО-СЕГРЕГАЦИОННОЙ СЕПАРАЦИЕЙ
Д
ля повышения эффективности извлечения мелкого золота из песков и техногенного минерального сырья в последнее время исследователями апробируются потенциальные возможности совмещения гравитационных и магнитных методов обогащения. Одним из таких направлений является маг-нитно-флокуляционная сепарация [1], в которой основной принцип извлечения золота заключается в его захвате из потока магнитной флокулой при осаждении в магнитном поле. Для усиления эффекта магнитно-флокуляцион-ного извлечения золота предложено искусственное повышение содержания магнитной фракции в пульпе путем внесения ее извне с последующей регенерацией [2]. Разработанные теоретические основы механизма магнитно-
флокуляционной концентрации
включают в качестве составляющих процесса флокуляцию, высокоградиентную магнитную сепарацию, электродинамическое торможение, феррогидростатический эффект, осаждение и фильтрацию [3]. По мнению авторов, существенную роль для процесса из них играют две последние. Первые производственные испытания способа и устройств доизвлечения мелкого золота из хвостов пром-приборов на магнитной постели из естественных магнитных минералов россыпи показали, что, в отличие от механизма магнитно-флокуляционной сепарации, наиболее важными для концентрации металла в улавливающем покрытии являются характер строения магнитного поля и гранулометрический состав магнитных минералов [4-6]. Результаты исследования влияния этих факторов на эффективность процесса разделения минералов в магнитной по-
стели легли в основу для разработки нового направления магнит-но-сегрега-ционной сепарации золота [7-9].
Лабораторные и натурные наблюдения процесса обогащения золотоносных песков в минеральной постели шлюза показывают, что процесс накопления золота в постели имеет два основных базовых механизма: гравитационный и сегрегационный. Гравитационный механизм концентрации золота, основанный на высокой скорости осаждения золота по отношению к другим минералам пустой породы, хорошо изучен и широко применяется при расчетах конструктивных элементов шлюза и выборе параметров технологического режима обогащения. При обогащении песков с относительно крупным золотом гравитационный механизм является основным, а сегрегационный - второстепенным и несущественным. При обогащении техногенных песков, для которых характерно уменьшение крупности, увеличение степени упло-щенности и снижение плотности золотин, сегрегационный механизм концентрации становится решающим для повышения эффективности извлечения золота.
На действующих предприятиях шлюзы мелкого наполнения армированы металлическими лестничными трафаретами и резиновыми ковриками. Технологический уровень извлечения мелкого золота на шлюзах не удовлетворяет возросшим требованиям. Одной из основных причин потерь является несоответствие крупности золоти-ны со степенью шероховатости минеральной постели: при крупности золота менее 0,25 мм неровности постели могут до 100 раз и более превысить его размеры. Это приводит к свободной циркуляции мелких золотин в порах, вымыванию и удалению их турбу-
лентными вихрями из постели. Значительно ухудшает процесс концентрации золота в постели и высокое содержание тяжелых шлиховых минералов. Магнетит, лимонит, гематит, ильменит и другие тяжелые минералы, являясь спутниками золота, присутствуют в каждой россыпи. Забивая ячейки коврика и свободные полости в межтрафаретном пространстве, они препятствуют проникновению золотины в постель и концентрации в ней.
Проведенные исследования показали, что при передвижении тяжелых частиц в нижней части потока пульпы происходит сегрегационное осаждение минералов по плотности, крупности и форме. На эффективность концентрации золота в минеральной постели решающее влияние оказывает характер шероховатости поверхности постели. При этом наиболее важным фактором является степень соответствия величины шероховатости к крупности и морфо-типу золотины. При уменьшении степени шероховатости по отношению к крупности золота условия для его концентрации становятся неблагоприятными. При соразмерных величинах крупности минералов и шероховатости возрастает роль соответствия формы.
Сегрегационная концентрация золота в минеральной постели значительно возрастает при формировании ее из зерен магнитных частиц в магнитном поле, образуя своеобразную магнитоструктурированную среду с элементами псевдоутяжеления. Такая среда, обладая специфическим строением по конфигурации силовых магнитных линий, имеет рыхлую, пористую структуру и не позволяет "лишним" магнитным минералам уплотняться и концентрироваться в ней. Это способствует определенной "разгрузке" постели от балластных магнитных шлиховых минералов. Повышение селективной избирательности такой среды к золоту обеспечивается за счет оптимизации пустотности и зернистости улавливающей постели в зависимости от крупности золотин. Более того, структура силовых линий магнитной индукции, по которым выстраиваются магнитные
Рис. 1. Доля золота +0,315 мм в магнитной постели в зависимости от выхода тонкой магнитной фракции в ней
Выход класса -0,071 мм в шлихе, %
• установка № 1 ♦ установка № 2 ■ установка № 3 А установка № 4
цепочки из магнитных минералов, имеет элементы избирательности для проникновении в магнитоструктурированную постель частиц золота уплощенного морфотипа. Это заключается в особенности характера выстраивания силовых линий: ближе к полюсу магнита силовые линии сгущаются и образуют условно "щеточную" структуру. Возможность ориентации уплощенной золотины вертикально между промежутками магнитного ворса существенно повышает вероятность селективного проникновения пластинчато-
чешуйчатого золота в такую среду по сравнению со шлиховыми минералами изометричной формы.
Шероховатость поверхности и пористость магнитоструктурированной постели регулируется выбором гранулометрического состава магнитных минералов. На днище устройства, находящегося в поле влияния магнитных сил, равномерно по длине и ширине насыпают магнитные частицы необходимой крупности, формируя из них улавливающее покрытие. Величина крупности магнитных частиц выбирается с учетом ожидаемой крупности золота в исходном питании. По мере заполнения улавливающего покрытия ценными минералами его шероховатость и улавливающая емкость уменьшаются, а следовательно, снижается эффективность сегрегационной концентрации. Для поддержания оптимальной для извлечения золота шероховатости необходимо в пульпу постепенно добавлять магнитные частицы равномерно по ширине и длине корпуса. При этом происходит «достраивание» магнитного ворса и надежное закрепление уловленного золота в концентрате.
Натурные испытания магнитносегрегационного метода сепарации показали, что повышенное содержание тонкой магнитной фракции в исходном питании ухудшает процесс концентрации золота в магнитоструктурированной постели. Весьма малые размеры магнитных частиц способствуют формированию гладкого и плотного магнитофлокуляци-онного покрытия, препятствующего
проникновению и закреплению зерен золота. Частица магнитного шлама, обладая малой крупностью и значительно высокой псевдоплотностью в магнитном поле, вытесняет соразмерные и более крупные золо-тины в хвосты. Это подтверждается наличием связи между долей относительно крупного золота (+0,315 мм) и выходом тонкой фракции в магнитной постели (рис. 1). Поэтому при наличии в исходном питании магнитной шламистой фракции, в особенности тонкого металлического скрапа, необходимо проведение обесшламли-вания пульпы от магнитного шлама до подачи ее в концентратор. Для этих целей разработан поточный магнитный дешламатор, использующий для непрерывной разгрузки продукта энергию турбулентного потока.
Для реализации метода магнитно-сегрегационной сепарации разработан магнитосегрегационный концентратор, позволяющий оперативно управлять магнитными потоками магнитной системы из постоянных магнитов 4 в рабочей зоне концентратора (рис. 2). Магнитная система, установленная с возможностью перемещения параллельно поверхности днища 2, выполнена в виде чередующихся по полярности вдоль продольной оси корпуса 1 поперечных однополярных магнитных полос. Днище корпуса имеет вставки из немагнитных поперечных пластин 3, расстояние между которыми равно ширине магнитных полос. Постоянные магниты 4 закреп-ленны на магнитопроводящем ярме 5 посредством монтажной пластины 6, болта 7, шайбы 8 и гайки 9. Установка магнитов 4 на магнитопроводящем ярме 5 исключает потери магнитной индукции за счет замыкания соседних магнитных полос друг на друга через ярмо 5. В продольном направлении корпуса магнитные полосы имеют чередующуюся полярность.
В рабочем состоянии шлюза ряды магнитных полос совпадают с магнитопроводящими участками днища 2, которые в таком положении несут функции полюсников магнитов 4. При этом в магнитной цепи "полюсник 2 - магнит 41 - ярмо 5 -магнит 4 - полюсник 2' разомкнутый участок приходится на рабочую зону концентратора. Магнитные потоки с полюсников одной полярности устремляются в соседние полюсники противоположной полярности, создавая магнитные ловушки на поверхности днища. При подаче пульпы магнитные минералы и металлический скрап из нее вытягиваются магнитным полем и образуют шероховатую улавливающую постель на днище в виде поперечных ворсистых валиков. Золото и другие тяжелые минералы, передвигаясь по нижней части потока из-за своей высокой удельной плотности, задерживаются в пустотах, неровностях и впадинах волнистого ворсистого улавливающего покрытия. Постепенное нарастание магнитного ворса способствует надежному закреплению осевшего золота и обеспечивает необходимое рабочее состояние улавливающего покрытия. Для разгрузки концентрата прекращают подачу пульпы. Магнитную систему передвигают на шаг (Іі+І2)/2 вдоль желоба (її- ширина магнитопроводящего участка днища 2, І2 - ширина немагнитной поперечной пластины 3). При этом происходит шунтирование магнитной системы через днище. Магнитная индукция замыкается по цепи «магнит 41 - ярмо 5 - магнит 4 -днище 2 - магнит 41» (показано на рис. 2б). Освободившийся от влияния магнитной системы концентрат
смывают водой в специальную емкость.
Простота и надежность конструкции обеспечивают увеличение жизненного ресурса установки. Относительно небольшие габариты и вес магнитной системы вследствие совмещения днищем функций по-люсника и шунтирующей перемычки одновременно предопределяют легкость, оперативность и удобство выполнения технологических опера-
ций при эксплуатации устройства. Изготовление днища магнитопроводящим и использование его в качестве магнитопровода повышает эффективность процесса обогащения за счет увеличения полноты использования энергии магнитного поля и исключает непроизводительные потери магнитной индукции. При этом за счет повышения напряженности магнитного поля в рабочей зоне желоба увеличивается вы-
сота магнитных прядей и соответственно улавливающая емкость постели.
Таким образом, полученные результаты исследований подтверждают перспективность развития направления магнитно-
сегрегационных методов сепарации для повышения эффективности извлечения гравитационно-упорного золота из песков и техногенного минерального сырья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кармазин В.В., Закиева Н.И. Технологические возможности магнитно-флокуляционной сепарации тонких классов руд россыпных месторождений // Горный информ.-аналитич. бюллетень, 1995, № 4. - С. 60-62.
2. Перспективные направления совершенствования техники и технологии магнитно-флокуляционной сепарации золотосодержащих руд и песков / В.П. Мязин, Р.Б. Закиев, Н.И. Закиева, О.И. Рыбакова // Горный журнал, 2002, № 2. - С. 56-60.
3. Новые процессы извлечения мелкого золота из отвальных продуктов/В.В. Кармазин, О.И. Рыбакова, В.А. Измалков, С.Б. Татауров // Горный журнал, 2002, № 2. - С. 71-77.
4. Способ обогащения песков на шлюзах: А.с. 1540085 СССР, МКИ В 03 В 5/70/Саввин Е.Д., Ковлеков И.И., Изаксон В.Ю. и др. Заявл. 22.04.88.
5. Шлюз для обогащения россыпей: Патент РФ 1638871, МКИ В 03 В 5/70/Изаксон В.Ю., Саввин Е.Д., Ковлеков И.И. Заявл. 13.03.89.
6. Трубный уловитель: Патент РФ 1695985, МКИ В 03 В 5/70/Ковлеков И.И., Саввин Е.Д. Заявл. 30.03.89. Опубл. 07.12.91. Бюл. № 45.
7. Способ обогащения песков: Патент 2168366 РФ, МКИ В 03 В 5/70/Ковлеков И.И., Саввин Е.Д., Андреев В.С. Заявл.
10.02.2000. Опубл. 10.06.2001. Бюл. №16.
8. Магнитный шлюз: Свидетельство на полезную модель РФ 17869/Ковлеков И.И., Саввин Е.Д., Андреев В. С. Заявл.
10.02.2000.
9. Способ извлечения мелкого золота: Патент РФ 2179071, МКИ В 03 В 5/70/Ковлеков И.И., Дмитриев А. А. Заявл. 28.04.2000. Опубл. 04.02.2002. Бюл. № 4.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------
Ковлеков Иван Иванович — кандидат технических наук, докторант, Московский государственный горный университет.
Авдохин Виктор Михайлович - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой «Обогащение полезных ископаемых»,
