Эффективная переработка отходов обогатительного и металлургического производств важнейший резерв увеличения сырьевой базы добычи цветных и благородных металлов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

© Р.Ч. Бичурин, И.А. Енбаев, Б.П. Рулнев, А.А. Клишин, А.А. Шамин, 2003

УАК 658.567.1

Р.Ч. Бичурин, И.А. Енбаев, Б.П. Рулнев,

А.А. Клишин, А.А. Шамин

ЭФФЕКТИВНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОАОВ ОБОГАТИТЕЛЬНОГО И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОАСТВ - ВАЖНЕЙШИЙ РЕЗЕРВ УВЕЛИЧЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ АОБЫЧИ ЦВЕТНЫХ И БЛАГОРОАНЫХ МЕТАЛЛОВ

В связи с отработкой богатых и легкообогатимых месторождений цветных и благородных металлов в переработку вовлекаются бедные и труднообогатимые руды. При этом на их добычу и переработку затрачиваются большие капитальные и эксплуатационные затраты. В то же время за счет хозяйственной деятельности человека скопилось огромное количество различных отвалов, которые содержат ценные компоненты, их содержание часто находится на уровне вовлекаемых в переработку первичных руд, а в некоторых случаях и выше. Это отвалы горнодобывающих, обогатительных, металлургических, энергетических и др. производств.

Вовлечение в переработку отвалов для извлечения ценных компонентов обусловлено следующими обстоятельствами:

наличием в них ценных компонентов, в том числе цветных и благородных металлов;

значительно меньшими затратами на добычу и первичную подготовку перед обогащением, особенно для отвалов обогатительных производств, по сравнению с первичными рудами;

существующие отвалы ухудшают экологическую обстановку в регионе.

Однако хвосты обогатительных производств характеризуются повышенной трудностью обогащения, чем первичные руды, так как легко извлекаемые зерна ценных компонентов были получены при первичной переработке сырья. Поэтому при обогащении отвалов экономически целесооб-

разно вовлекать в переработку в первую очередь золотосодержащие отвалы по простым экологически безопасным технологиям с применением более совершенных аппаратов, к которым относятся гравитационные процессы центробежного принципа действия. Это центробежные концентраторы, в которых фактор разделения составляет 30-60д и выше. К ним относятся концентраторы зарубежных фирм "Нельсон", "Фалькон", "Оракон" и отечественных "ТулНИИ ГП", ОАО "Ир-гиредмет", "Грант", "Полиметалл" и разработанная конструкция Гинцветмета совместно с Холдинг "Роторные линии" в г. Тула. Принципиально все типы концентраторов представляют коническую чашу с нарифлениями на внутренней поверхности, вращающуюся с заданной скоростью. Различаются конструкции способом создания псевдоожижения в межрифельном пространстве, где происходит накопление тяжелой фракции.

Разработанная нами конструкция центробежного концентратора испытана в лабораторном и промышленном масштабах

на отвальных хвостах Семеновской, Карабашской золотоизвле-кательных фабриках и эфелях драги ДМ-250 прииска "Заамар". Семеновская обогатительная фабрика Тубинского рудника перерабатывала золотосодержащие руды по цианистой технологии с получением золотого шлама и отвальных хвостов, складируемых в хвостохранили-ще. За весь период работы фабрики в хвостохранилище накопилось около 4,0 млн. т хвостов. В табл. 1 приведена гранулометрическая характеристика хвостов.

Данные табл. 1 показывают, что в классе -74 мкм, выход которых составляют 35%, сосредоточено 55-60% золота. Хвосты содержат 50-60% кварца, 20-25% полевых шпатов, 1,5% серы, 1,5 г/т золота и 15-17 г/т серебра. Для проведения испытаний из лежалых хвостов в помещении фабрики установили два центробежных концентратора с диаметром чаши 500 мм, работающих в автоматическом заданном режиме. Из хвостохранилища хвосты экскаватором загружались в автосамосвалы и складировались на рудном складе (во время испытаний из-за отсутствия руды фабрика не работала). Со склада хвосты подавались в процесс по рудному тракту. Скреперной лебедкой продукт загружался в приемный бункер и пластинчатым питателем через щековую дробилку с увеличенной щелью ленточными конвейерами подавался в шаровую мельницу МШР-21x15, работающую в замкнутом цикле с классификатором, слив которого являлся исходным питанием центробежных концентраторов. Для уменьшения влияния шаровой нагрузки в мельнице было оставлено 30% шаров от

Таблица 1

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ СЕМЕНОВСКОЙ ФАБРИКИ

Крупность фракции, мкм Выход, % Содержание золота, г/т Распределение золота, %

+250 33,8 1,1 25,4

-250 +74 31,1 0,8 17,5

-74 +50 4,6 1,2 3,8

-50 +20 9,3 2,2 13,6

-20 +5 16,2 2,8 30,7

-5 +0 5,0 2,7 9,0

Исходные хвосты 100,0 1,5 100,0

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА ЦК-500 НА ОТВАЛЬНЫХ ХВОСТАХ СЕМЕНОВСКОЙ ЗИФ

№№ пп Наименование продуктов Выкод, % Содержание, г/т Извлечение, % % твердого в питании Производительность, м3/ч/ т/ч Время накопления тяжелой фракции, мин

золото серебро золото серебро

1 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 5,48 94,52 100,00 35,9 1,2 3,1 63,4 26,1 28,1 62,82 38,18 100,00 12,34 87,66 100,00 25,0 22,8/6,8 5

2 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 1,30 98,70 100,00 58,9 0,7 1,46 61,0 27,6 28,03 52,56 47,44 100,00 2,83 97,17 100,00 34,0 15,8/7,0 10

3 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 1,84 98,16 100,00 49,9 0,9 1,80 78.7 28.8 29,72 50,96 49,04 100,00 4,87 95,23 100,00 43,0 13,4/8,0 15

4 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 2,60 97,40 100,00 40,5 1,1 2,12 55,7 27.3 28.03 49,57 50,43 100,00 5,17 94,83 100,00 29,0 18,6/6,8 5

5 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 1,60 98,40 100,00 70,9 0,6 1,72 52,9 24,7 25,15 65,77 34,23 100,00 3,37 96,63 100,00 26,0 22,8/7,1 5

6 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 0,94 99,06 100,00 75,0 0,8 1,50 100,0 26,3 26,99 47,08 52,92 100,00 3,48 96,52 100,00 23,0 22,0/6,0 10

7 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 1,00 99.00 100.00 78,2 0,6 1,48 31,8 26,5 26,55 53,02 46,98 100,00 1,20 98,80 100,00 31,0 18,6/7,2 5

8 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 0,77 99,23 100,00 100,00 0,9 1,66 150.0 25.0 25,96 46,80 53,20 100,00 4,45 95,55 100,00 36,0 17,4/8,2 10

9 Концентрат ЦК Хвосты ЦК Исходные хвосты 0,91 99,09 100,00 75,0 0,7 1,38 90,0 28,3 28,86 49.50 50.50 100,00 2,84 97,16 100,00 36,0 17,4/8,2 10

полной загрузки. Перед концентраторами была установлена распределительная коробка объемом 0,36 м3, в верхней части которой установлена сетка с ячейкой 6x6 мм для удаления крупной щепы и других инородных предметов.

В табл. 2 приведены результаты промышленных испытаний по обогащению лежалых хвостов Семеновской фабрики на центробежных концентраторах (ЦК-500). Данные табл. 2 показывают, что содержание золота в концентрате сепараторов составляет 40-75 г/т, серебра - 5590 г/т при извлечении соответственно 50-55% и 5%. Содержание в исходных хвостах составило, г/т: золота - 1,5-2, серебра - 2528. Из-за трудностей дозирования содержание твердого в пита-

нии концентраторов колебалось от 17 до 40% при производительности по объему 15-22 м3/ч и 7-8 т/час по твердому. Время накопления тяжелой фракции составляло 5-10-15 минут. Расход воды на создание псевдоожиженного слоя и смыв тяжелой фракции изменялся от 30 до 40 л/мин при давлении 0,1 МПа. Подача питания и прекращение его, разгрузка тяжелой фракции, включение и выключение электродвигателя осуществлялось системой автоматики в заданном режиме времени. Рабочие циклы концентраторов были сдвинуты по фазе, так чтобы во время разгрузки одного концентратора, второй работал в режиме накопления, что позволяло избежать сбрасывания пульпы в отвал при разгрузке тяжелой фракции, а ак-

кумулировать в распределительной емкости. Время разгрузки тяжелой фракции составляло 5070 сек.

Карабашская золотоизвлека-тельная фабрика перерабатывала руды методом амальгамации с получением золотого продукта и отвальных хвостов, складируемых в хвостохранилище. Крупность отвальных хвостов составляла 25-30% кл. -71 мкм, плотность 2,6 т/м3. Хвосты содержат 40-50% кремнезема, 5-10% глинозема, содержание золота в них составило 1,0-1,5 г/т. Непосредственно на хвостохранилище была смонтирована обогатительная установка, которая включала приемный бункер с решеткой 8x8 мм и центробежный концентратор ЦК-630. Исходные хвосты экскаватором из забоя подава-

Таблица 3

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА НА ОТВАЛАХ КАРАБАШСКОЙ ЗИФ

№№ пп Наименование продуктов Выкод, % Содержание золота, г/т Извлечение золота, % Время накопления, мин Ж:Т в питании Производитель- ность, м3/час/т/час

1 Концентрат ЦК 0,80 47,4 29,81 15

Хвосты ЦК 99,20 0,9 70,19

Исходные отвалы 100,00 1,27 100,0 2:1 18,0/7,3

2 Концентрат ЦК 0,90 35,6 31,59 15

Хвосты ЦК 99,10 0,7 68,41

Исходные отвалы 100,00 1,01 100,00 2:0 17,8/7,5

3 Концентрат ЦК 0,60 53,4 28,72 15

Хвосты ЦК 99,40 0,8 71,28

Исходные отвалы 100,00 1,12 100,00 2:0 18,1/7,6

4 Концентрат ЦК 0,70 43,9 25,59 15

Хвосты ЦК 99,30 2,9 74,41

Исходные отвалы 100,00 1,20 100,00 2:2 18,6/7,2

5 Концентрат ЦК 1,20 36,6 38,84 10

Хвосты ЦК 98,80 0,7 61,16

Исходные отвалы 100,00 1,13 100,00 2:7 18,2/5,9

6 Концентрат ЦК 1,10 50,0 41,01 10

Хвосты ЦК 98,90 0,8 58,99

Исходные отвалы 100,00 1,34 100,00 2:6 18,4/6,2

7 Концентрат ЦК 0,90 73,0 42,42 10

Хвосты ЦК 99,10 0,9 57,58

Исходные отвалы 100,00 1,55 100,00 2:7 17,7/5,7

8 Концентрат ЦК 1,30 38,0 41,69 10

Хвосты ЦК 98,70 0,7 58,31

Исходные отвалы 100,00 1,18 100,00 2:5 18,6/6,5

лись в приемный бункер, в который для дезинтеграции подавалась вода от гидромонитора. Подрешетный продукт самотеком поступал в центробежный концентратор ЦК-630. Для создания псевдоожижения через форсунки подавалась свежая вода из водопровода. Время накопления составляло 15 и 10 минут. Сепаратор работал в ручном режиме.

В табл. 3 приведены результаты промышленных испытаний по обогащению отвалов Кара-башской ЗИФ на центробежном концентраторе.

Данные табл. 3 показывают, что содержание золота в тяжелой фракции концентратора составляет 35-50 г/т с извлечением 30% при 15 минутном цикле и 40% при 10 минутном. При объемной производительности 18 м3/час Ж:Т в первом случае составляло 2, а во втором - 2,6 и производительность соответственно 7-7,5 т/ч и 6-6,5 т/ч, что

обусловлено температурными условиями, при которых во втором случае присутствовали смерзшие куски отвалов, удаляемые в надрешетный продукт. Лабораторными исследованиями установлено, что из хвостов концентратора при контрольной сепарации удается получить концентрат с содержанием 10-12 г/т золота при извлечении 40-50%. В настоящее время проводятся работы по установке концентраторов в контрольной операции. Полученный концентрат перерабатывается на медеплавильном заводе.

На золотоизвлекательном прииске "Заамар" золотосодержащая россыпь перерабатывается драгой ДМ-250 по технологии, включающей дезинтеграцию в бутаре и обогащение кл. -20 мм на шлюзах с получением золотосодержащего продукта, направляемого на доводку, и отвальных эфелей (хвостов). Исследова-

ниями установлено, что основные потери золота с эфелями шлюзов сосредоточены во фракции -1 мм и показана возможность его извлечения из эфелей центробежной сепарацией. На драге была смонтирована установка с центробежными концентраторами для извлечения мелкого и тонкого золота из эфелей драги. Технология включала выделение продуктивного класса -3 мм, который подавался насосом на два центробежных концентратора с диаметром чаши 1000 мм (ЦК-1000), концентрат которых перечищался на центробежном концентраторе с диаметром чаши 630 мм (ЦК-630). Легкая фракция ЦК-1000 и ЦК-630 из-за ограниченности высот сбрасывались в отвал. Выделение продуктивного класса -3 мм осуществлялось с помощью неподвижного шпальтового сита с размерами 3,75x0,7 м и щелью 3 мм. Оно было установлено в днище хво-

стового желоба и являлось классифицирующим элементом и транспортным для крупной фракции +3 -20 мм. Концентраторы работали в автоматическом режиме. При разгрузке тяжелой фракции ЦК-1000 система автоматически прекращала подачу питания в концентратор и сбрасывала в отвал. Время накопления тяжелой фракции в концентраторах ЦК-1000 составляло 20 мин, а разгрузки тяжелой фракции - 60-80 сек. Тяжелая фракция перечистного концентратора ЦК-630 самотеком поступала на доводочный концентратор ЦК-300, продукт являлся конечным и направлялся на ШОУ прииска. Замерами определено: производительность концентратора ЦК-1000 составляла 10-12 т/час по твердому и 100-180 м3/час, от-

ношение Ж:Т в питании колебалось от 10 до 15, что обусловлено перерабатываемым сырьем и требованиями технологии для шлюзов. Концентрат перечистного центробежного концентратора ЦК-300 содержал в среднем 460 г/т золота с извлечением от эфе-лей драги ~80%. Данный продукт легко доводится на ШОУ до содержания более 1000 г/т, пригодного для металлургического передела.

Выводы

1. Отвалы обогатительных и металлургических предприятий, содержащие благородные металлы, являются источником их получения.

2. Промышленными испытаниями установлено, что благородные металлы из отвалов могут быть извлечены в готовую

продукцию с применением экологически безопасных и экономически оправданных технологий, включающих центробежную сепарацию.

3. Источниками получения благородных металлов являются также отвалы: хвостохранилище "Мусин Лог", фабрики им. Артема (г. Пласт), Артемовской ЗИФ (Красноярский край), Полярнин-ского ГОКа (Чукотка), фабрики им. Белова (Магаданская обл.), Балахчинской фабрики (Хакасия) и др., на которых получены удовлетворительные показатели.

4. При извлечении цветных и благородных металлов из отвалов не исключено и применение других технологий, в частности флотационных и магнитных.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Бичурин Р.Ч, Енбаев И.А., Руднев Б.П., Клишин Д.А., Шамин А.А. - нет данных.

© В.И. Голик, А.М. Сатиаев, А.Ф. Еналлиев, 2003

УАК 504.55.054:662.470.6

В.И. Голик, А.М. Сатиаев, А.Ф. Еналлиев

ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУА

Основным фактором поражения экосистем ок ружающей среды хвостами обогащения и ме таллургии является природное выщелачива ние из них металлов кислыми атмосферными осад ками. Количество металлов, поступающее в окру жающую среду, определяется совокупностью усло вий:

V г(С! - ОКК,

м п =■!

К, Ко Кг

, т

(1)

где V- объем хвостов, м3; у - объемный вес хвостов, т/м3; С1- начальная концентрация металлов, %; С2-

конечная концентрация металлов,

Кф

коэффи-

циент фильтрации раствора сквозь массив хвостов; К п - коэффициент пиритизации хвостов; К к - коэффициент кольма-тации меж- кускового пространства; К0 - коэффициент наличия кальцита; Кг - коэффициент крупности частиц хвостов.

Показатели эффективности природного выщелачивания могут быть улучшены при комбинировании технологий, например, при адресной подаче окислителей в систему природного выщелачивания. Время природного выщелачивания измеряется десятилетиями.

Количество загрязняющих окружающую среду металлов от природного выщелачивания может быть уменьшено использованием природоохранных мероприятий, основу которых составляет управляемое извлечение металлов из хвостов на величину:

м у = Уу(С - ОККфКи (2)

КкКг ’

где V- объем хвостов, м3; у - объемный вес хвостов,

т/м3; С1- начальная концентрация металлов, %; С2-конечная концентрация металлов, %; КР - коэффи-