Комбинирование процессов предварительной концентрации полезного компонента как основа для создания геотехнологий нового типа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.А. Ермаков, Л.М. Бураков, 2008

УДК 622.271.5

С.А. Ермаков, А.М. Бураков

КОМБИНИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПОЛЕЗНОГО КОМПОНЕНТА КАК ОСНОВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ НОВОГО ТИПА

Семинар № 14

Усложнение горногеологических условий отработки россыпных месторождений (снижение содержания металла, глинистость продуктивных песков, неравномерное распределение полезного компонента) предопределяют актуальность разработки новых геотехнологических решений, повышающих эффективность эксплуатации таких месторождений.

В работах, выполненных ранее в ИГЛС СО РАН [1-2], установлены основные составляющие перспективной геотехнологии разработки россыпных месторождений на основе процессов предварительной концентрации полезного компонента:

- селективная выемка песков с применением (при необходимости) оперативного изменения границ добычного блока с реализацией принципа дифференцированных эксплуатационных кондиций;

- первичная гидравлическая сортировка песков в непосредственной близости от места добычи;

- выделение золотосодержащей фракции в обогатительных аппаратах с развитой схемой обогащения;

- управление процессами намыва и осаждения в промежуточной емкости или отстойнике-хвостохранилище с

целью создания слоев (областей) с повышенной концентрацией полез-ного компонента.

Значительная часть полезного ископаемого на россыпных месторождениях Якутии представлена мелким и тонким золотом. Из группы рассмотренных месторождений (всего более 40) не менее половины содержит 50% или более такого золота. Наибольшими удельными запасами мелкого золота характеризуются ЮжноЯкутский (80 %), Куларский (50 %) и Адычанский (40 %) районы [3]. Основные запасы мелкого золота приходятся на Южно-Якутский район, где расположена погребенная россыпь-гигант Б. Куранах, содержащая более 60 % запасов россыпного золота района.

С использованием разработанной ранее компьютерной числовой модели определена качественная структура запасов песков и металла в этом месторождении (рис.). Установлено, что распределение запасов, как по содержанию, так и по геометрическим характеристикам изменяется в соответствии с определенной природной закономерностью по кластерному типу. Эта закономерность характерна для большинства россыпных месторождений.

35 л 30-^ 25* 20Ч 15-

о 15 ^ 105 0

26

31

30

30

22

14

15

17

4

□

<0,03 0,03-0,1 0,1-0,3 0,3-0,6 0,6-1 1,0-8,0

□ Пески

□ Металл

г/м"

7

2

1

Анализ структуры запасов золота, в частности, показал, что более половины запасов (62 %) заключено не более чем в одной пятой общего объема песков. Кроме этого, распределение золота характеризуется резким изменением содержания в широком диапазоне (от 0,07 до 2 г/м3) и значительным (в несколько раз) изменением размеров зон концентрации металла.

Эффективная селективная разработка россыпных месторождений требует, в частности, выполнения таких мероприятий, как предварительное обогащение, предварительная концентрация и усреднение песков.

Одним из направлений реализации этой задачи является существенное (на десятки процентов) сокращение переработки (транспортировки, обогащения) добытых руд и песков.

На разработке ряда россыпных месторождений алмазов Анабарского района Якутии применяется способ предварительной сортировки песков на месте добычи, с последующим обогащением продуктивной зернистой фракции на модульной обогатительной установке.

Применение сортировочного комплекса КСА-150МА при разработке алмазоносных россыпных месторождений на 50-70 % снизило объемы,

Характеристика запасов россыпи р. Б. Куранах

транспортируемые и перерабатываемые на обогатительной фабрике, и обеспечило существенный экономический эффект.

На россыпи р. Б. Кура-нах исходные пески, разрабатываемые земснарядом РКЗС-350/16Е, передавались через плавучий пульповод на модуль грохочения. Первичная сортировка песков выделяла из пульпы класс +50 мм, что для конкретного гранулометрического состава позволило на 25-35 % сократить объем твердой фракции, транспортируемой на обогатительную фабрику.

Традиционные технологии обогащения золотоносных песков (шлюзовые и шлюзово-отсадочные схемы) достаточно эффективно извлекают золото "гравитационной крупности" (+0,25 мм), тогда как мелкое золото (-0,25 мм) и тонкое (-0,1 мм) извлекается неудовлетворительно [4]. Зо-лотины размером до 0,2 мм извлекаются на 97-98 %, класс крупностью -0,2+0,1 мм - лишь на 50 %, класс -0,1 мм вообще не поддается извлечению [5].

Как показывает практика, простой и надежной технологии извлечения золота -0,25 мм и зачастую пластинчатого типа, в настоящее время в России нет [6]. При оптимальных режимах работы промывочных приборов потери золота мельче 0,2 мм колеблются в пределах 25-54 %. Извлечение золота крупностью менее 0,2 мм на приборах с предварительной классификацией и раздельным обогащением фракций составляет только 50-60 %.

В Иргиредмете разработан и испытан бесскрубберный промывочный прибор ПГ0-50, в основе которого лежит использованием отсадочных машин и концентрационных столов [7]. В классе мелкого (0,1-0,25 мм) золота предложенная конструкция обеспечивает более чем двойное повышение уровня извлечения.

Для извлечения мелкого и тонкодисперсного золота из песков россыпных месторождений разработаны промприборы специальной конструкции: ПК-75 для извлечения мелкого золота и ПКГ-75 для извлечения тонкодисперсного золота [8]. Разработана установка марки УИМЗ-2, позволяющая повысить извлечение мелкого золота на 25-40 %.

В ИГД ДВО РАН [9] создан обогатительный комплекс ГСПК-50, в котором реализована бесшлюзовая технология. Основным обогатительным узлом является спирально-пластинчатый концентратор СПК-30, позволяющий улавливать частицы золота 50 мкм и больше. Там же разработаны промывочные комплексы [10] для обогащения песков техногенных россыпных месторождений золота, платины, олова с применением отсадочной машины 0МТ-7-800, спиральнопластинчатого концентратора, гидрогрохота и центробежных концентраторов. Промывочные комплексы позволяют улавливать крупное, мелкое и тонкое золото.

Сотрудниками института Гинцвет-мет и ЗАО "Редцветмет" испытана технология [11] переработки эфелей драги 250ДМ и установлена возможность извлечения тонкого, мелкого и более крупного золота из эфелей драг с применением центробежных концентраторов.

Для предварительной оценки эффективности гравитационного разделения материалов в воде был прове-

ден расчет скоростей падения по уравнению Т. Г. Фоменко, учитывающему зависимость скорости падения зерен от их формы [13].

V = 16,3ва34 ,

где в - вес частиц.

Результаты расчета показали, что по мере уменьшения размера частицы разность скоростей падения увеличивается. Так, при уменьшении размера частиц с 0,5 до 0,05 мм, разность скоростей падения возрастает с 3 раз до более чем в 9 раз. Эффективность отделения мелких классов будет достаточно высокой, так как глинистые частицы уже при крупности менее 0,05 мм практически не оседают.

Способ управления технологией намыва отвалов техногенных пород с целью повышения эффективности их последующей переработки излагается в работе [14]. За один из основных характерных факторов режима намыва и формирования отвалов принимается отношение интенсивности роста гребня отвала к интенсивности наращивания уровня воды пруда - отстойника. По экспериментальным зависимостям характера распределения недоизвлеченного полезного компонента в функции длины откоса намыва можно судить о среднем процентном содержании полезного компонента.

На Оленегорском железорудном ГОКе [15] было проведено геологотехнологическое картирование объектов хвостохранилища с выделением статистически однородных участков распределения полезных компонентов. Установлено, что для основных полезных компонентов наибольшая изменчивость проявляется в направлении намыва хвостов. Отмечено, что ведущими процессами формирования хвостохранилищ, как техногенных месторождений являются технологиче-

ские, например, раскладка отходов рудообогащения по крупности и плотности частиц. Так как процессы складирования управляемы, то они могут выполнять и рудоформирующие функции.

На Ольховской ЗИФ [16] было проведено минералого-геохимическое картирование иловых отстойников по керну скважин. Пробы отбирались через 1 м (взято более 300 проб). Установлено, что по площади и глубине илов золото распределено неравномерно, нередко в виде гнездообразных скоплений и струй. Причинами этого являются состав перерабатываемых первичных руд, положение пульповода, воздействие весенних и осенних паводковых потоков. Характер распределения платины носит аналогичный характер.

Предположительно, упорядочение причин неравномерности распределения элементов в отстойниках позволит целенаправленно создавать скопления (слои) с повышенной концентрацией ископаемого.

Способ формирования обогащённого приплотикового пласта техногенной россыпи (патент 2147684, ИГД ДВО РАН) предусматривает усиление процесса миграции ценных компонентов под воздействием сейсмических волн землетрясений небольшой мощности. После зимнего промерзания, с наступлением весны полигон снова затапливается для разупрочнения глинистых фракций и активизации процесса миграции ценных компонентов высокой плотности в обогащённый приплотиковый пласт, который впоследствии промывают на промывочной установке.

По способу разработки россыпных месторождений (патент 2106495) для интенсификации процесса миграции ценных компонентов используются генераторы низкочастотных колеба-

ний, в том числе с заглублением источника колебаний в плотик.

Способ гидравлической классификации твердых частиц по крупности Би 1065025А от 07.01.1984 г. предусматривает подачу их в виде пульпы в жидкостную систему и разделение под действием вибрации в резонансном режиме. С целью повышения точности классификации, разделение осуществляют при частоте колебаний, равной собственной частоте колебаний частиц граничного класса крупности, определяемой по формуле:

где N - собственная частота колебаний частиц граничного класса крупности, Гц; д - кинематическая вязкость жидкости, см2/с; - диаметр

частиц граничного класса крупности, см; р0 - плотность твердых частиц, г/см3; р - плотность жидкости, г/см3.

При этом скорость подачи пульпы на классификацию в 2-5 раз превышает гидравлическую крупность граничного класса крупности.

По патенту 2132952 (ИГЛ ДВО РАН), при соответствующей планировке поверхности полигона и комплексном воздействии напорных и безнапорных потоков воды также обеспечивается миграция ценных компонентов в приплотиковую область и формирование обогащённого слоя.

По патенту 2188947 (Красноярск) производится дезинтеграция участка месторождения путём ударно-волновой обработки с разделением материала на продуктивный и непродуктивный слой, с подачей на обогащение продуктивного слоя.

Способ разработки россыпных и техногенных накоплений полезных ископаемых (патент 2263786, Крас-

ноярский ГУЦМиЗ) предусматривает проведение добычных и обогатительных работ в период отрицательных температур внутри ангара с прозрачной теплоизоляционной кровлей, в том числе имеющей тёмный цвет.

Для работы на гидросмеси с высокой объёмной концентрацией (до 50 %) проведены испытания насоса роторно-шлангового типа [17]. Приводятся расчетные формулы и номограмма для выбора конструктивных параметров проектируемого шлангового насоса. Обосновывается зависимость рабочих характеристик насоса от параметров перекачиваемой гидросмеси.

В результате проведенного анализа работ [1-17] обоснован порядок переработки высокоглинистых песков россыпных месторождений с мелким и особо мелким золотом, включающий в себя селективную разработку песков, их первичную

1. Ермаков С.А., Бураков А.М., За-удальский И.И., Панишев С.Б. Совершенствование геотехнологий открытой разработки месторождений Севера. - Якутск: ЯФ ГУ "Изд-во СО РАН", 2004. - 372 с.

2. Ермаков, С.А. Использование эффекта гравитационного разделения в многостадийной переработке песков россыпного месторождения [Текст] / С.А. Ермаков, А.М. Бураков // Современные технологии освоения материальных ресурсов / сб. науч. тр.: Материалы 5-й Международ. науч.-технич. конф., Красноярск, СФУ. - 2007. -вып. 5. - С. 213-219.

3. Оксман В.С., Черосов А.М., Дыбин Д.А. Мелкое золото в месторождениях Республики Саха (Якутия). Горный журнал, № 5, 1998. с. 17-20.

4. Чантурия В.А., Седельникова Г.В. Развитие золотодобычи и технологии обогащения золотосодержащих руд и россыпей. Горный журнал, № 5, 1998. с. 4-9.

5. Федотова Н.В. Экономические аспекты добычи и обогащения золота в совре-

гидравлическую сортировку в непосредственной близости от места добычи, выделение золотосодержащей фракции на обогатительных аппаратах и управляемое разделение оставшегося продукта. При этом в процессе первичной гидравлической сортировки отсеивается в отвал валунно-галечная фракция и снижается льдистость песков, а в процессе управляемого разделения оставшегося продукта в котловане происходит частичное удаление глинистой составляющей.

Таким образом, осуществлено комбинирование технологических процессов предварительной концентрации, обогащения и управляемого разделения по плотности и крупности, в совокупности повышающих эффективность извлечения полезного ископаемого, а, следовательно, эксплуатации месторождения в целом.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

менных условиях. Горный журнал, № 5, 1998. с. 44-46.

6. Федотов К.В., Леонов С.Б., Сенченко А.Е. Практика извлечения труднообогати-мого золота из россыпных месторождений. Горный журнал, № 5, 1998. с. 56-63.

7. Маньков В.М., Томин В. С., Попов А.Н., Туманов С.В., Тужиков С.В. Испытание и внедрение бесскрубберного промывочного прибора для старательской добычи золота. Горный журнал, №5, 1995. с. 3233.

8. Ковалев А.А. Новые технологии извлечения золота. /Проблемы и перспективы освоения природных ресурсов Южной Яку-тии//Сборник научных трудов. Якутск: Якут. гос. ун-т. 1996, с. 65-67.

9. Пономарчук Г.П., Краденых И.А., Подшивалов В. С. Совершенствование и оценка технологий отработки песков россыпных месторождений с мелким золотом. Горный журнал, 2006. №4, с. 63-65.

10. Чередников С.В., Михайленко В.Г. Промывочные комплексы для переработки

песков техногенных россыпей. Добыча золота. Проблемы и перспективы. Хабаровск, 1997. с. 437-441.

11. Макаров В.А., Гаманов Д.А., Качев-ский А.Н., Енбаев И.А., Рудиев Б.П., Ша-мин А. А. Доизвлечение золота из хвостов текущей дражной добычи с применением центробежных концентраторов. Цветные металлы, №5, 2001, с. 2-4 (цв. вкл).

12. Ашиток С.В., Ковалев А.А., ИГД ДВО РАН, Хабаровск. Особенности извлечения мелкого золота и повышение эффективности работы шлюзовых агрегатов. "Добыча золота. Проблемы и перспективы". Хабаровск, 1997, с. 223-225.

13. Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых. -М.: Недра, 1966. - 332 с.

14. Голяк С. А. Управление технологией намыва отвалов техногенных пород на ГОКах с целью повышения эффективности их

последующей переработки // Известия вузов. Горный журнал. 1984 - №8. С. 16-19.

15. Мосейкин В.В., Щербакова Е.П. Вопросы геологического обеспечения разработки хвостохранилищ. Горная промышленность, 2004, №1. С. 69-71.

16. Пшеничкин А.Я., Коробейников А.Ф., Ананьев Ю.С., Зыков Ю.Е. Распределение золота, платины, палладия в хвосто-хранилище Ольховской золотоизвлекатель-ной фабрики. Цветные металлы, 2006, №6. С. 29-31.

17. Александров В.И. К расчету насосов роторно-шлангового типа для перекачки высококонцентрированных гидросмесей. В кн. Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях комплексного использования недр (Механобр). Л., 1984, с. 54-58. ЕГЗЗ

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

Ермаков С.А., Бураков А.М., Хосоев Д.В. - Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН,

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 14 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Коваленко.

---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

MEЩEPИHA Юлия Альбертовна Стабилизация нагрузок электропривода стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна 05.09.03 к.т.н.