Теоретические основы технологии реагентной обработки шлиховых концентратов техногенных россыпей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

------------------------------------- © Ю.А. Мамаев, В.С. Литвинцев,

Н.Г. Ятлукова, Г.П. Пономарчук,

Л.Н. Шокина, Т.С. Банщикова,

В.С. Алексеев, Г.М. Потапчук,

2005

УДК 622.793: 669.213

ЮЛ. Мамаев, В.С. Литвинцев, Н.Г. Ятлукова,

Г.П. Пономарчук, Л.Н. Шокина, Т.С. Банщикова,

В.С. Алексеев, Г.М. Потапчук

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ШЛИХОВЫХ КОНЦЕНТРА ТОВ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПЕЙ

гу олото техногенных россыпей, ило- и глиноотстойников представляет собой наиболее труднообогатимые разности, преимущественно мелкой, тонкой и дисперсной крупности, потерянные в процессе предыдущей промывки. Необходимость повторной и многократной переработки гале-эфельных отвалов чаще всего обусловлена повышенным содержанием трудно промыви-стых глин, неблагоприятным гранулометрическим составом золота, вмещающих пород, качеством дезинтеграции и т.д. Для повышения эффективности извлечения золота из техногенных образований и шлиховых концентратов предложены разнообразные способы, в том числе и реагентной обработки [1, 2], включающие активное перемешивание золотосодержащих материалов в щелочной среде с галогенсодержащими реагентами. Предыдущими исследованиями установлено, что технологические показатели обогащения существенно зависят от условий подготовки материала к обогащению [3]. Для большинства исследованных рудных и россыпных материалов отмечается повышение качественно-количест-венных показателей, получаемых при обогащении проб, прошедших этап предварительного контакта с галогенсодержащими реагентами. В зависимости от условий предварительной реагентной обработки, в пульпе наблюдалось образование укрупненных частиц и формирований [1] или изменение свойств поверхности, а именно повышению смачиваемости, вследствие чего уменьшается плавучесть частиц и, следовательно, потери ценного компонента [2]. Использование галогенсодержащих растворов в процессах доводки шлиховых концентратов и илово-глинистых фракций, как показали эксперименты,

обеспечивает прирост извлечения золота традиционными гравитационными аппаратами в среднем на 3-5 % [4]. Отсутствие теоретических основ и неизученность физико-химических процессов, происходящих в пульпе в присутствии индивидуального галогена или его смеси, является сдерживающим, негативным фактором для внедрения способа в практику работы промышленных предприятий.

Целью настоящих исследований является создание научных основ технологии реагентной обработки шлиховых концентратов при разработке техногенных россыпей и изучение механизма происходящих при этом физико-химических реакций, обеспечивающих повышение технологических показателей. Для достижения поставленной цели использован метод центрального ортогонального униформ-планирования, позволяющий выявить закономерности влияния реагента на изменение морфологических характеристик частиц золота и повышение их гидрофильных свойств в процессе обогащения шлиховых концентратов методами гравитации, а именно центробежной концентрации. На первом этапе исследований проводили сравнительные эксперименты по обогащению «базовых» шлихов по единой технологической схеме при различных соотношениях тяжелой и легкой фракций в шихте. В качестве базовых шлихов использовали реальные продукты одной из старательских артелей ДВ региона. Результаты изучения минерального и химического состава использованных фракций. приведены в табл. 1, 2. Для исключения возможной неоднородности в распределении золота по опытам в подготовленную шихту вводили по 165 мг ценного компонента на 1 кг навески, в табл. 3 приведен его гранулометрический состав. Гранулометрический состав базовых шлихов приведен в табл. 4. По результатам опытов оценивали влияние исследуемых факторов на эффективность извлечения золота и потери золота с хвостами. Вторая и третья серия экспериментов проведена на идентичных составах шихты, но после предварительной реа-гентной обработки материала индивидуальным галогеном (режим

1) -2 серия и смесью галогенидов (режим 2) - 3 серия. Всего было исследовано 10 составов шихт.

Исследования проведены по гравитационной схеме обогащения, включающей центробежную сепарацию, концентрацию

опыт золота

на тмт°б 'зоыич шш< в Выход, Морфологическая характеристика введенно-

кншоениь а ниммр0,дук юлотак Ми» ество%олот 1 в классах крупноскйрму золо та Всего Аи,

Классы крупности, мм

та -2+1,5 -1,5+0,5 ■оЗ+025о из-0,25+Отаі ио-ОЕІЬІХ ксмцен pаз?ов,

Тяжелая фракция 05 8,2 9,8,10 52,8 разрооб 22^чки зазнь^Х мо , ще^в^вид гыёТчаст ческих ищр ф00м: 0)343!,

Легкая фракция 0 7,4 0 40,4 0,6 Щиму 8 = т1 с е К с 0 12 ад-

-ОД^+йите ного класс В числите 01о |>0125.ана ле - к!°ичест і крупности, % ле - содержи лизу (ДДС). во мг,3йі в 0 ие золота Щ ъншние Едёндмин§г:ебобов&5боодедаёр- на, поверхность - зернистая ю мин. анализу, в знаменателе -содержание В основном пластинчатое, листовидное с

Таблица 2 Минеральт ш состав фр акций для ями, реже бляшки (бУзВвЫХнйыщпластинки с неровной кавер-

-1,5+0,5 Тяже52н фраї циíi°,3° ми-Зі: ии 1ювеилмис1ью, пииксисшные пла-Легкая фрикция

Магнетит-8 Кварц -2,2 Полевые н АИсенопир Касситери Ильменит 2; сростки с ма паты- 0,8 ит -1 165 -0,3 0,2 гнетитом - 100,00 1 ки с Отм желе шер< чащ тый кМвд1?ранроой,1по]5одайой -0,5 Кварц -40 ечаются покрытия из гидроокислов з^^лдачкжжйшя; поверхность охФШМЩитшЬгреневая; цвет золотин ; жевтыки йвщзща-жбшоайтовярво жел- Карбонаты -5

Шпинель -0,1 « -0,2

ссы крупности и распределение золог 'спш базовых шлихов

2,0

Турмалин -1

Лимонит -1,5 шссс

ель -

т щ П° классам

Шпинель -1

Обломки породы- 26

породы-

акции

СіЗЙІІгИ, сл

анцы-3,4 ~

Кварц-шюдисты сланцы- 5,8

Знакщ+ольфр;

Наим

нование фр

е серо Выход, Г

класса, %

Тяжелая

зеленоватые

Распределе

золота, %

Легкая

Выход класса, %

Распределение золота , %

лот°1+0.4

Единице зна лерит, пироксен

ойа

імит, турмалиі, топаз8 29 66.20 сфен,25ф5і-

41.95

ки 3(Шкон

Итого

-Нго

9.31 41.84 33.52 10101.08

0.4

1.5

5.77

74,33

'Обломки пор

к 4.25

од кварциты, алевролиты кварЦ, слюдистые

граНэт/аметистовыйКВарц. оливин дпирит.

ь 17,99 ж сланцы, пирофил-

касситери^Циркон

на столе концентрата, выделение золота из концентратов под бино-куляром и аналитическое определение золота в хвостах и

лит

промежуточных продуктах. Использованные в качестве базовых фракции содержали золото, потерянное при промывке песков в полевых условиях. Золото преимущественно мелкое (82,8 отн.%) и тонкое (17,2 отн.%). При минералогическом анализе установлено, что тяжелая фракция содержит 200 г/т, методом атомной абсорбции содержание золота определено на уровне 343 г/т. Легкая фракция содержит 12 г/т (мин. анализ) и 2,8 г/т (ААС). При пересчете данных минералогического анализа на содержание золота не учитывали пробу золота, а весовое количество золота относили к массе навески. При химическом вскрытии навески определяется общее химически чистое золото. Можно предположить, что около 143 г/т золота тяжелой фракции представлено тонкими, вплоть до дисперсных, частицами, не извлекаемыми при отборе под бинокуля-ром. Расхождение результатов по легкой фракции обусловлено, вероятно, завышением веса извлеченных под бинокуляром частиц, или наличием вростков. Для расчетов балансов использованы данные ААС.

Как видно из данных табл. 1, 2, выбранные фракции базовых шлихов достаточно достоверно отражают минеральный состав природных шлихов и могут служить ориентиром для отработки оптимальных параметров и технологий извлечения из них золота.

Навеску шихты после введения указанного количества самородного золота помещали в агитационную камеру и при Т:Ж = 1:1,5 агитировали с содой, количество которой должно обеспечить требуемый уровень рН, затем добавляли фиксированное количество иодсодержащего раствора, обеспечивающее расход на уровне 100 г/т. Процесс активной агитации продолжался в течение 30 минут, затем материал шихты перегружали в приемный бункер в котором он выдерживался в течение 12-18 часов, после чего материал обогащали на центробежном концентраторе при g = 3.5. Продолжительность концентрирования на сепараторе поддерживали постоянной во всех опытах независимо от состава шихты - 3 мин. Хвосты концентратора анализировали на остаточное содержание золота, а концентрат классифицировали на узкие классы, подвергали магнитной сепарации и последующей концентрации на столе. В табл. 5 приведены составы «базовых» шлихов, а в табл. 6 - полученные при обогащении данные.

Таблица 5

Составы «базовых» шлихов для обогащения

Состав шихты, % № шихты пп Золото в опыте, мг Всего в опыте, мг

Тяжелая фракция Легкая фракция Соб- ственное Введенное

33 67 1 116,09 165 281,09

20 80 2 70,84 165 235,84

60 40 3 206,92 165 371,92

43 57 4 148,75 165 313,75

0 100 5 1,68 165 166,68

57 43 6 197,05 165 362,05

67 33 7 229,71 165 394,71

25 75 8 87,85 165 252,85

40 60 9 138,88 165 303,88

100 0 10 343,0 - 343,0

Таблица 6

Сравнительные технологические данные, полученные при обогащении «базовых» шлихов

№ шихты в матрице планирования, пп Извлечено свободного Аи из исходной шихты, без обработки, % 1 серия Извлечено свободного Аи из шихты, обработанной по режиму 1, % 2-серия Извлечено свободного Аи из шихты, обработанной по режиму 2, % 3-серия

1 74,57 72,79 72,47

2 78,02 82,77 82,30

3 64,53 60,44 65,39

4 73,21 66,97 67,79

5 85,43 90,53 90,23

6 74,05 60,35 72,31

7 62,25 68,63 52,60

8 66,32 88,59 75,82

9 74,37 61,01 71,67

10 70,95 64,27 76,77

Как видно из приведенных в табл. 6 данных, результаты по извлечению свободного золота далеко неоднозначны, наблюдается как прирост (шихты 2, 5, 7, 8), так и снижение (шихты 1,

4, 6, 9) извлечения. Причем в ряде случаев отмечается синхронный прирост (шихта 2, 5, 8-прирост; шихта 4, 6-снижение) или асинхронное изменение (шихта 3, 10), относительно исходной, необрабо-

№ шихты в матрице планирования

- -а- - хвосты концентратора, б/о

♦ хвосты концентратора по режиму 1

— о- —хвосты концентратора по режиму 2

Рис. 1. Изменение потерь золота с хвостами центробежной концентрации

танной шихты, хотя величина изменения зависит от режима обработки. Поскольку потери золота представляют сумму золота в хвостах центробежного концентратора, концентрационного стола и магнитной фракции, проведена оценка эффективности работы в зависимости от условий предварительной реагентной обработки. На рис. 1, 2, 3 приведены кривые распределения потерь золота с хвостами по «базовым» шлихам различного состава.

Как видно из данных на рис. 1, включение предварительной реагентной обработки в большинстве случаев способствует снижению потерь золота с хвостами центробежной концентрации. Применение смеси иодидов (режим 2) приводит к снижению зависимости результатов обогащения от состава шихты, исключение представляют составы, содержащие свыше 57 % тяжелой фракции (шихта 3, 6, 7). Следовательно, центробежная концентрация материалов, отличающихся высоким содержанием тяжелых фракций и, соответственно, повышенным количеством свободного золота, проблематична. В среднем потери золота с хвостами концентратора из исходных шлихов составляют 12,05 %, обработанных по режиму 19,14 %, а обработанных по режиму 2-9,07 %. Обработка данных методами математической статистики позволила получить уравнения регрессионной зависимости, отражающие зависимости уровня

№ шихты в матрице планирования

ф потери с хвостами стола б/о

с хвостами стола режим 1

и р те о п 1 л 1 с хвостами стола режим 2

Рис. 2. Потери золота с хвостами концентрационного стола

потерь золота от состава шихты и режима предварительной реа-гентной обработки, табл. 7.

Расчеты, проведенные по данным уравнениям показали, что они с достоверностью 95 % отражают реальные потери, полученные при лабораторных исследованиях.

Анализируя полученные закономерности, можно констатиро-

№ шихты в матрице планирования

без обработки ■ режим 1 - режим 2

Рис. 3. Потери золота с магнитной фракцией

сравнительные данные по извлечению золота в зависимости от условий обработки шихты

100,00

95.00

90.00

85.00

80.00

75.00

70.00

65.00

60.00

55.00

50.00

5281 94637

содержание золота в шихте, мг

— х. - извлечение по режиму 2

Ж извлечение по режиму 1”

— - извлечение из исходной шихты, %

Рис. 4. Суммарное извлечение свободного золота в зависимости от состава шихты и условий реагентной обработки

вать, что включение реагентной обработки обеспечивает повышение эффективности центробежной концентрации, причем использование смеси галогенидов предпочтительнее. Обработка по режиму 1 (индивидуальный галоген) в большей степени, чем по режиму 2 (смесь галогенов) зависит от соотношения тяжелой и легкой фракций в исходной шихте. Введение дополнительного галогенида способствует снижению зависимости потерь золота от состава шихты, что свидетельствует о различном характере протекающих в пульпе физико-химических взаимодействий.

Уровень потерь золота с хвостами концентрационного стола показал, что при доводке концентрата центробежной концентрации из материала, прошедшего реагентную обработку по режиму 2 золото достаточно эффективно выделяется в обогащенный концентрат (головку), однако в подавляющем большинстве случаев потери с хвостами стола выше, чем при обогащении исходных, необработанных реагентами шихт. Концентрация на столе материала, обработанного по режиму 1, чаще всего не позволяет получить хвосты (исключение шихта 4), сопоставимые по качеству с хвостами исходного материала.

Таблица 7

Уравнения корреляционной зависимости технологических потерь золота от состава шихты

Потери золота с хвостами концентратора y 1 = 12,045+0,399X1 -1,241X2-0,571X1X2 без обработки y 1 = 9,137+5,78X1-2,33X2+0,942x1x2 режим 1 yl = 9,07+1,01x1-4,275x2+0,475x1x2 режим 2 Потери с хвостами концентрационного стола y2=l,57-0,22xl-0,06xl*x2 без обработки y2=4,16-0,52x1-1,31x2+0,22x1x2 режим 1 y2=l,5l-0,24x2+0,7lxlx2 режим 2

где У1; У2 - потери золота с продуктами обогащения, %; Х1 -количество тяжелой фракции в шихте, в единицах шага варьирования; (-1.. .+1); Х2 - количество легкой фракции в шихте, в единицах шага варьирования

(-1.+1)______________________________________________________________

На рис. 3 приведены данные по потерям золота с магнитной фракцией, выделяемой из концентратов центробежного концентратора. Хорошо видно, что присутствие реагентов способствует снижению захвата золота магнитными минералами. Наиболее сильное воздействие оказывает смесь галогенидов (режим 2), что, вероятно, связано с разрушением поверхностных пленок на поверхности зо-лотин. Следует отметить, что эффективность магнитной сепарации в результате введения реагентов возрастает, что подтверждается многочисленными лабораторными исследованиями.

В результате проведения 3-х серий экспериментов получены также уравнения регрессионной зависимости извлечения золота от состава шихты и условий реагентной обработки по принятой схеме обогащения с достоверностью 95 % описывающие фактические данные:

y = 72,73-3,76xl+2,03x2+0,52xlx2+l,23(xl)2x2-l,48x l(x 2)2 без обработки

y = 7l,64-8,8lx l+5,64x 2 -0,35xlx 2+l,65(x l )2x 2-2,82x l(x 2 )2 режим 1

y = 72,74-5,74xi+5,87x2-0,74xix2+1,22(xi )2x2-2,l6xl(x2)2 режим 2

где У - извлечение золота, %; Х1 - количество тяжелой фракции в шихте, в единицах шага варьирования; Х2 - количество легкой фракции в шихте, в единицах шага варьирования.

На рис. 4 приведены сравнительные графические зависимости извлечения золота без реагентной обработки и при реагентной обработке в режимах 1 и 2.

Проведенные экспериментальные исследования позволили выявить:

• На технологические показатели и эффективность работы обогатительных аппаратов оказывает существенное влияние состав шихты, поэтому требуются дополнительные исследования с целью подбора показателей реагентного режима применительно к конкретному типу шихты;

• Установлено, что введение предварительной реагентной обработки материала шихты, особенно смесью галогенидов (режим

2), в большинстве случаев способствует повышению эффективности магнитной и центробежной сепарации;

• Реагентная обработка материала индивидуальным галогеном (режим 1) требует более тонкой регулировки параметров работы концентрационного стола.

------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ № 2130499. Способ выделения тонкодисперсных металлов, от 20.05.1999г.

2. Патент РФ №, 2235796. Способ извлечения мелкого золота, приоритет от 10 февраля 2003 г, Бюл. № 25, 2004 г.

3. Мамаев Ю.А., Литвинцев В.С., Ятлукова Н.Г и др. Новые подходы к оценке фазового состава ценных компонентов в техногенных месторождениях и способов их эффективного извлечения // Обогащение руд, 2003, №6 С. 32-34.

4. Литвинцев В.С, Мамаев Ю.А., Пономарчук Г.П., Ятлукова Н.Г. Исследование содержания и гранулометрии тонкодисперсных образований погребенной россыпи Приамурья // Обогащение руд, 2005, №1. С. 20-22.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------

Мамаев Ю.А. - доктор технических наук, профессор, директор, Литвинцев В. С. - доктор технических наук, заместитель директора, Ятлукова Н.Г. - заведующий лабораторией,

Пономарчук Г.П. - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник,

Шокина Л.Н. - старший научный сотрудник,

Банщикова Т.С. - старший научный сотрудник,

Алексеев В.С. - младший научный сотрудник,

Потапчук Г.М. - младший научный сотрудник,

Институт горного дела ДВО РАН.