Гравитационные методы обогащения

 

Гравитационное обогащение известно человеку более 2 тыс. лет и остается доминирующим до настоящего времени [12, 32]. Хотя с развитием флота­ции, магнитных методов, выщелачивания и других процес­сов его роль стала уменьшаться. В настоящее время гравитаци­онное обогащение является наиболее экологически чистым и в ряде случаев наиболее эффективным.

Гравитационные методы используются на большинстве золотоизвлекательных фабрик в сочетании с флотацией и цианированием руд с очень мелким и тонкодисперсным зо­лотом.

Гравитационное обогащение особенно эффективно в замкнутом цикле измельчения для извлечения крупных зерен золота. На разных фабриках извлечение золота в цикле из­мельчения гравитационными методами колеблется от 10 до 90 %. На фабриках ЮАР его количество в среднем состав­ляет около 50 % [12, 32].

При переработке россыпных месторождений преобладает гравитационное обогащение как на стационарных фабриках и установках, работающих на месторождениях со сравнительно больши­ми запасами, так и на передвижных и разборно-переносных установках.

Основные способы гравитации приведены на рисунке 6.5.

 

Гидроцикло-ны и центробежн-ые концентрато-ры

Гравитационные методы

Шлюзы

Отсадочные машины

Винтовые сепараторы

Конц. столы

Новые концентраторы и сепараторы

Короткоконусные гидроциклоны и центробежные концентраторы

 

 

 

Рис.6.5. Классификация гравитационных методов обогащения

 

 

Обогащение на шлюзах

В России при обогащении золотоносных пес­ков наибольшее распространение получили шлюзы различных конструкций, которые наиболее экономичными и обеспечивают высокую степень концентрации золота.

Они представляют собой желоб, на дне которого укладываются трафареты (рифли) [12, 32].

Пески с водой подаются в голову (верхнюю часть) наклонно установленного шлюза. Наиболее тяжелые минералы и металл оседают на дно шлюза между рифлями, а легкие (пустая порода) сносятся потоком воды в хвосты.

Применяют шлюзы мелкого наполнения для обогащения песков крупностью до 16 мм, шлюзы глубокого наполнения – для крупного (до 50–300 мм) материала.

Оптимальная длина шлюза зависит от тонины золота в россыпи: очень тонкое или чешуйчатое золото требует шлюз большей длины. Основная часть крупного золота улавли­вается на первых метрах шлюза.

Длина большинства современных шлюзов со­ставляет 15–20 м. На драгах стандартная длина 6–8 м. Мелкое золото извлекается посредством дополнительных аппаратов. При гидравлической разработке россыпей при­меняют шлюзы длиной от 30 до 150 м, а иногда несколько сот метров. Ранее на Аляске шлюзы часто достигали 1500 м. На вспомогательных работах: промывке проб, дополнительной обработке концентратов и промежуточных продуктов, старательских работах применяются короткие шлюзы от 1,5 до 5 м ("проходнушки", "колоды", "американки" и т.д.).

Ширина шлюза определяет его производительность из условия оптимальной удельной нагрузки на метр ширины. Стандартной шириной шлюзов считается 0,7 м. Вместе с тем ширина шлюза является одним из наибо­лее важных параметров при его конструировании. Так, при выборе ширины шлюза должны быть сбалансированы два противоположных условия (требования). Для транспорти­ровки гальки, при заданной производительности шлюза, поток должен быть достаточно глубоким, чтобы покрывать куски максимальной крупности. При извлечении тонкого золота наоборот надо, чтобы мате­риал перемещался тонким слоем в потоке воды, необходимой только для предотвращения забивания рифлей песком. Чтобы выполнить указанные требования необходима предварительная классификация песков.

Уклон шлюза выбирается таким, чтобы вод­ный поток мог выносить крупный класс гравия, предот­вращать забивание рифлей песком, и в то же время позволял бы осаждать золото. При промывке крупного плоского гравия требуется больший наклон шлюза, чем при промывке округ­лого. Угол наклона шлюза колеблется в пределах 3–9°, чаще 6–8°.

Шлюз-грохот – аппарат, сочетающий в себе элементы мокрого грохо­чения в потоке с обогащением, устанавливают под углом 16–18° и даже более.

Скорость движения пульпы устанавливается в зависи­мости от крупности промываемых песков и определяется минимальной величиной, необходимой для их транспорти­рования по шлюзу. Скорость потока в шлюзе для транспортировки твердой фазы можно определить при­ближенно с учетом плотности минералов.

Улавливающие покрытия шлюзов подразделяются на жесткие и мягкие. Жесткие покрытия – это коврики и трафареты, мягкие – коврики. На шлюзах с мягким покрытием обогащаются пески с максимальной крупностью не более 1–2 мм. В качестве коври­ков у нас применяются рифленая ре­зина, реже сукно. За рубежом, кроме резиновых, применяются плетеные каламовые и коврики из травы. В последние годы находят широкое применение коврики из губчатого нату­рального каучука (линатекса).

Резиновые коврики изготавливаются с раз­личными нарифлениями и глубиной ячеек.

Мнения различных исследователей о наиболее рациональной и эффективной форме трафаретов расходятся. Так на предприятиях Северо-востока применяются в большинстве случаев трафареты лест­ничного типа (на шлюзах глубокого наполнения), на предприятиях Урала, Сибири — цельнотянутые металлические трафареты. Такое различие в первую очередь вызвано тем, что в первом случае обогащаются крупные пески, содержащие весьма крупное золото, во втором — более мелкое зо­лото.

Трафареты в шлюзе, образуя "неподвижную" относи­тельно продольной оси шлюза постель, задерживают части­цы золота, осевшие на дно из потолка пульпы; дают им воз­можность заполнять емкость постели, перемещаясь в нижние слои по ее каналам; концентрируют металл, образуя вихри, которые по тем же каналам вымывают из постели частицы пустой породы.

При обогащении неклассифи­цированных песков с максимальной крупностью 100 мм и более трафареты делают в виде массивных решеток, рифлей, способных воспринимать сильные удары больших камней, движущихся в потоке и имеющих высоту, прибли­жающуюся к максимальным размерам этих камней, а также способных противостоять абразивному действию пульпы.

При наличии предварительной дезинтеграции и грохо­чения используются трафареты небольшой высоты и более легкой конструкции, выполненные в виде деревянных и ре­зиновых решеток, ковриков и т.д. Для концентрации мелких песков применяются трафареты с еще более мелкими кон­структивными элементами или ворсистые покрытия.

При оптимальных параметрах процесса и крупном золоте практически любой вид трафаретов работает хорошо, в других случаях их конструкция имеет большое значение. Вместе с тем решающим фактором выбора конструкции чаще является наличие навыков в их изготовлении и эксплуата­ции, а также экономичность конструкции, зависящая от местных условий работы.

Для максимальной производительности шлюза рифли должны оказывать минимальное сопротивление потоку, но в то же время иметь форму для достаточной турбулизации потока.

Извлечение золота на шлюзах зависит от ряда факторов: удельной нагрузки по твердому, скорости и глубины потока пульпы на шлюзах, содержания тяжелых минералов и гранулометрического состава золота в обогащаемых песках.

Практика показывает, что оптимальный поток на шлюзах для улавливания золота из песков максимальной крупности 16–20 мм достигается при удельной нагрузке по твердому 3,5–4 м³/ч на 1 м ширины при Ж:Т в питании равном (12–15):1 (по объему) и уклоне шлюзов 6–8°. При нагрузках от 5 до 10 м³/ч на 1 м ширины в результате неравно­мерного распределения песков при сполоске концентратов через 15—20 ч извлечение золота снижается. Длина шлю­зов значительно влияет на извлечение золота потому что основная масса крупного и среднего золота улавливается на первых двух метрах по длине шлюзов мелкого наполнения, для приемлемого извлечения мелкого золота требуется длина шлюзов не менее 5–6 м. На шлюзах глубокого наполнения достаточно полное из­влечение золота достигается при длине 15–20 м. Иногда применя­ются шлюзы глубокого наполнения длиной в несколько сотен мет­ров.

Исследования процесса обогащения на шлюзах показывают, что факторами, снижающими потери золота мелких классов, явля­ются: более частая замена улавливающего покрытия (3–4 раза сутки вместо обычного один раз); снижение скорости потока пульпы до 0,6–0,8 м/с при уменьшении максимальной крупности питания.

К недостаткам шлюзов относятся: сравнительно высо­кая трудоемкость при эксплуатации, большой расход воды, низкое извлечение наиболее тонких классов золота. Эти не­достатки частично устраняются в новых конструкциях (вибрационных, подвижных, ленточных, вращающихся, опрокидывающихся).

На вибрационных шлюзах достигается увеличение емкости постели путем виброразрыхления, увеличивается плотность пульпы в 1,5–2 раза, т.е. снижается расход воды и, соответственно, скорость потока и более чем в 3 раза сни­жаются потери тонкого золота. Подвижные шлюзы, состоящие из отдельных элементов, опрокиды­вающиеся и поворачивающиеся, позволяют снизить трудо­емкость сполоска, уменьшить интервал между сполоском до 2 часов и увеличить извлечение золота.

Более высокие результаты получаются в суживающихся шлюзах с гладким дном, включая конус Рейхерта. В суживающемся в направлении потока желобе тонкие и тяжелые частицы по механизму стес­ненного осаждения и просачивания в промежутках (порах) концентрируются в нижней части потока. По мере сужения шлюза глубина потока и, соответственно, толщина слоя твердой фазы увеличиваются, что позволяет посредством отсекателей разделять по хорошо сформированной границе легкую и тяжелую фракции.

Конус Рейхерта можно рассматривать как ряд сужи­вающихся желобов, но без боковых стенок, расположенных по кругу и примыкающих друг к другу.

Максимальная крупность материала, подаваемого на эти шлюзы и конусы составляет 2 мм при содержании твердой фазы 55–65 %, в том числе шламов – не более 5 %. Такие характеристики питания достигают удалением из исходного материала крупных частиц методом грохочения, а шлама – методом гидроклассификации. Аппараты наиболее эффек­тивны для извлечения тяжелой фракции в диапазоне круп­ности –0,5 +0,05 мм. Степень концентрации на одном аппа­рате равна 2. В промышленном цикле обычно набирают до 8 конусов.

Конус Рейхерта используют на некоторых золотоперерабатывающих фабриках Австралии в цикле измельчения руды.

Хорошие результаты дает многодечный шлюз<<Бартлез-Мозли >>, представляющий 40-дечный автомат, поверхность которого выполнена из стекловолокна, с циклом обогащения 35минут, после чего происходит опрокидывание покета дек для сполоска.

Для обогащения песков, содержащих не более 15–20 % мелкого золота), эффективна и получает все более широкое распространение усовершенствованная шлюзовая технология, при которой максимальная крупность питания шлюзов не превышает 4–5 мм, при этом за счет резкого уменьшения скорости потока воды на шлюзах потери золота, особенно мелкого, снижаются в 1,5–2 раза [9]. Указанная технология реализована в промприборах типа ПГШИ-50, ПГШИ-100, которые используются не только в России, но и поставляются в страны ближнего и дальнего зарубежья (рис.6.6.).

 

Рис.6.6. Промывочный прибор ПГШИ-50 в работе

 

Очевидно, что на многих золотых приисках и старательских артелях шлюзы будут применяться и в XXI веке, осо­бенно при переработке бедных россыпей небольшой мощ­ности и в тех регионах, где техническая база плохая. Надо полагать, что возможности совершенствования шлюзов да­леко не исчерпаны.