CC BY
25
Р 24
НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -
’МОСКВА; ! МГГУ, ! 31 ЯНВарЯ - ! 4 ! февраля 2000 год
Г В.П. Мязин, С.Б. Татауров, 2000
УДК 622.342
В. П. Мязин, С. Б. Татауров
НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПОТОЧНЫХ! ЛИНИЙ (СХЕМ) ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
итинская область является одним из старейших золотодобывающих регионов России. Уже в середине XIX в. только в Чикойском районе было открыто более 20 приисков добывающих как рудное, так и россыпное золото. Широкое распространение при добыче золота получили драги, уже в 1901 г. на левом притоке Чикоя, р. Мензе была построена первая в Забайкалье многочерпаковая драга, и к концу 40-х годов в Чикойском районе работало 18 драг. По некоторым данным к 1917 г. в бассейне реки Чикой было получено 496 кг рудного и 14 тонн россыпного золота [1].
Снижение объемов добычи золота в России за последние годы требует вовлечения в отработку легкоосваиваемых россыпных месторождений. При этом прослеживается четкая тенденция увеличения сырьевой базы россыпной золотодобычи прежде всего за счет вовлечения в переработку техногенных месторождений, в которых накоплено значительное количество высокотоксичных ртутьсодержащих продуктов. По обобщенным оценкам содержание ртути и её соединений в виде золотосодержащих амальгам на ранее эксплуатируемых участках колеблется от 3 до 7 г/т, а где и более.
Характерно, что накопленная золотосодержащая амальгама и металлическая ртуть в техногенных месторождениях претерпели существенные изменения физико-
существующие традиционные методы обогащения песков не позволяют эффективно извлекать золотосодержащую амальгаму и металлическую ртуть. Потери амальгам, содержащих золото и ртуть достигают, по данным практики, до нескольких десятков грамм в сутки.
Поэтому для решения проблемы утилизации золотосодержащих амальгам и металлической ртути при переработке техногенных месторождений должны быть использованы последние достижения науки и техники, основанные на применении комплекса физических и физико-химических методов, позволяющих создавать малоотходные ресурсосберегающие технологические схемы.
Изучение отечественной и зарубежной научной литературы показало, что разработка и применение технологий по утилизации токсичных соединений ртути из техногенных месторождений золота достаточно ограничено. Основными технологическими приемами разработанных технологических линий являются гравитационные, физико-химические и металлургические способы очистки зараженных продуктов от ртути с извлечением золота.
Проблема переработки техногенных месторождений горнодобывающими предприятиями связана в первую очередь с необходимостью утилизации золотосодержащих амальгам и ртути из минерального сырья как с целью
снижения загрязнения территорий, так и дополнительного извлечения благородных металлов.
Произошедшие сложные геохимические и физико-химические превращения золотосодержащих амальгам и вмещающих соединений ртути в процессе амальгамации и нахождения их в зоне окисления на техногенных месторождениях (изменение химического состава, накопление изоморфных примесей и минеральных включений, выщелачивание ртути) определяют методику их исследования путем разработки методов физи-
ко-химической
эколого-
технологической оценки золотосодержащих амальгам с использованием современных аналитических и экспериментальных методов анализа.
При этом с целью методологически обоснованной комплексной оценки золотосодержащих амальгам техногенных месторождений авторами выделяются четыре основных этапа исследования применительно к объектам техногенных россыпных месторождений Читинской области (Быстрая, Го-рохон, Курлея):
1) анализ геолого-технологи-ческой документации и данных технологического опробования минерального сырья техногенных месторождений;
2) проведение поисковых работ аномальных зон (участков) с повышенным содержанием ртути;
3) эколого-геохимическое и технологическое опробование окружающей среды на содержание золотосодержащей амальгамы и других токсичных соединений ртути;
4) минералогическая и физико-химическая оценка (сос-тав, агрегатное состояние, структура и свойства) золотосодержащих амальгам и металлической ртути техногенных месторождений.
Используя известные приемы отбора технологических проб и концентрирования из них золотосодержащих амальгам, нами проанализированы полученные продукты с позиции системного анализа от общего к частному (отдельно входящих компонентов в систему «золото-ртуть-минеральные примеси»).
и
По встречающимся агрегатным состояниям золотосодержащие амальгамы техногенных россыпных месторождений можно отнести к двум типам: I тип - гетерогенно-жидкие; II - твердые. Все изученные типы амальгам представляют собой системы, состоящие из золота, ртути и минеральных примесей.
На техногенных россыпных месторождениях наиболее часто встречаются амальгамы золота, относящиеся к 1-му типу (представляющие собой эвтектику жидкой ртути, твердой амальгамы и минеральных включений).
Другим состоянием системы «золото-ртуть-минеральные примеси» является золотосодержащая амальгама, относящаяся ко 11-му типу. Она подразделяется на три вида: 1) матовая неправильной формы; 2) ярко стально-серая неправильной формы; 3) ярко стально-серая шарообразной формы. Различия в физикохимических свойствах золотосодержащих амальгам техногенных месторождений в первую очередь обуславливаются агрегатным состоянием, входящими минеральными компонентами в состав амальгам, различными микрострук-турными связями как на поверхности, так и внутри гетерогенной системы «золото-ртуть-минеральные примеси».
По результатам физикохимического анализа систем золо-
Таблица
тосодержащих амальгам получены зависимости физических и физико-химических свойств от их состава.
С использованием метода Гуи авторами измерена удельная магнитная восприимчивость золотосодержащих амальгам в неоднородном магнитном поле высокой напряженности, а также с использованием геофизических методов определены численные значения тер-моэдс и теплопрводности.
В таблице 1 приведены основные физико-химические свойства золотосодержащих амальгам техногенных месторождений, полученные с учетом особенностей агрегатного состояния при различном соотношении компонентов в системе «золото-ртуть-
минеральные примеси».
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что по численным значениям удельной магнитной восприимчивости
амальгамы можно отнести к слабомагнитным, что позволяет выделить их в сильном неоднородном магнитном поле (Н = =1600 кА/м).
В соответствии со значениями термоэдс и теплопроводности подтвержден ранее сделанный вывод других исследователей (А. Парравано и других) о проводящих свойствах амальгам, и поэтому они могут быть выделены методами электростатической сепарации.
Учитывая сложный характер взаимосвязей в системе «золото-ртуть-магнитные минералы», экспериментально оценено (с использованием искусственно приготовленных образцов из железных опилок крупностью 0,1- 0,2 мм) влияние магнитных примесей на изменение удельной магнитной восприимчивости.
Зависимость удельной магнитной восприимчивости золотосодержащих амальгам от объемной концентрации магнитных включений приведена на рис. 1.
Анализ полученных данных показал, что в сильных магнитных полях удельная магнитная восприимчивость амальгам прямо пропорциональна содержанию магнитных минералов и подчиняется известной
п
зависимости: хср =^7iXi (ВВ.
1 = 1
Кар-мазин и др.) [2]. Несовпадение кривых 1 и 2 может указывать на ряд причин, таких как:
нераравномерность распределения магнитной и немагнитной фракции в образцах; различный состав магнитных частиц (в первом случае минеральные примеси - магнетит, лимонит, гематит и т.д., во втором - опилки железа, соответственно имеющие различную удельную магнитную восприимчивость); степень структурирования магнитных примесей в жидких и полужидких амальгамах, за-
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ АМАЛЬГАМ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Физико-химические Типы золотосодержащих амальгам
характеристики I II
Агрегатное состояние гетерогенно-жидкое Твердое
Плотность, кг/м3 14647 13840 12655 14876
Удельная магнитная восприимчивость, 10-8 м3/кг 0,096 0,01 0,222 0,115
Cos 0мах при контакте золотосодержащей амальгамы с металлической подложкой (амальгама соединена с катодом напряжением 3 В) 0,763 смачивание наблюдалось, но форма частицы сохранялась (золотосодержа-щая амальгама находилась в полужидкой форме) смачивания не наблюдалось (золотосодержащая амальгама находилась в твердой форме - золото в ртутной «рубашки»)
Термоэдс, мкВ/град Со -1,6910-5 -1,510-5 -1,6710-5 -1,69-10-5
Теплопроводность, кДж 0,287 0,287 0,241 0,371
м • с • градС0
висящая от концентрации, свойств и размеров магнитных компонентов, времени намагничивания и реологических свойств жидкой фазы.
С целью количественной оценки степени влияния растворенного железа на изменение удельной магнитной восприимчивости проведена серия опытов на искусственно приготовленных смесях, содержащих растворенное железо с такими же весовыми концентрациями, что и в случае с железными частицами. Кривая 3 на рис. 1 показывает, что образцы, содержащие растворенное железо, имеют диамагнитные свойства, удельная магнитная восприимчивость которых, по сравнению с образцами, содержащими частицы железа, на порядок меньше. Кроме того, исследованиями установлено, что значение удельной магнитной восприимчивости золотосодержащей амальгамы с удельной магнитной восприимчивостью (Худ = 0,01-10'8 м3/кг) находится в области численных значений искусственно приготовленных образцов с растворенным железом, что указывает на возможность диффузии ртути в магнитные частицы в амальгамах и переходом их в химическое соединение.
В связи с этим можно отметить, что разрыв химических свя-
Рис. 1. Зависимость удельной магнитной восприимчивости от объемной концентрации магнитных включений системы «золото-ртуть-минеральные примеси»
1 - реальные амальгамы техногенных месторождений; 2 - искусственные амальгамы; 3 - искусственные амальгамы с растворенным железом
зей в тонкодисперсных железосодержащих частицах по причине диффузии ртути в них, по-видимому, приводит к снижению магнитных свойств и переходу слабомагнитных свойств золотосодержащих амальгам в диамагнитные.
Измеренные численные значения термоэдс (табл. 1) показывают, что все образцы золотосодержащих амальгам являются проводниками (знак носителей тока при измерениях не менялся). Кроме этого, знак «минус» позволяет судить о концентрации электронов в приповерхностном слое золотосодержащих амальгам.
На основании проведенных исследований следует отметить, что минеральные примеси, входящие в состав амальгам значительно не влияют на основные электрофизические свойства золотосодержащих амальгам, хотя существование участков загрязненных посторонними атомами и минеральными примесями на поверхности может непосредственно влиять на электрохимические процессы, происходящие при контакте золотосодержащих амальгам с другими металлами. Примером такого процесса может служить смачивание.
Наиболее важным компонентом в системе «золото-ртуть-минеральные примеси», влияющим на электропроводность является ртуть, так как с увеличением ее количества сопротивление образцов
возрастает, что подтверждаются исследованиями Парравано А. и других.
По результатам, полученным при измерении коэффициента теплопроводности X (табл. 1), можно отметить, что теплопроводность системы «золото-ртуть-
минеральные примеси» находится вблизи значений коэффициента теплопроводности чистого золота.
Комплексом выполненных физических, физико-химичес-ких и технологических исследований установлено, что золотосодержащие амальгамы техногенных месторождений наряду с высокой электрической проводимостью также характеризуются слабомагнитными свойствами, поэтому при построении комбинированных технологических схем предлагается использовать, кроме гравитационных методов утилизации амальгамы и металлической ртути, магнитную сепарацию в поле высокой напряженности (Н = 1600 кА/м) и электростатическую сепарацию с неоднородным электростатическим полем.
Основываясь на данных исследований золотосодержащих амальгам, выявлено, что предпочтение следует отдать развернутым комбинированным технологическим схемам, основанным на сочетании процессов гравитации, флотогравитации, электрических и магнитных методов обогащения.
В качестве оценочных показателей предлагается использовать следующие сепарационные признаки: плотность, краевой угол смачивания, удельную магнитную восприимчивость, электропроводность и теплопроводность.
Рис. 2. Технологические линии утилизации золотосодержащих амальгам и металлической ртути
а) при промывке металлоносных песков; б) при доводке высокотоксичных продуктов (золотосодержащей амальгамы и металлической
птути)
Выделенные основные разделительные признаки утилизации золотосодержащих амальгам техногенных россыпных месторождений позволили предложить две технологические схемы, представленные на рисунке 2 а), б).
Одна из патентно-защищенных схем для переработки техногенных россыпных месторождений пораженных ртутью представлена на рис. 2 а) (положительное решение на выдачу патента, заявл. 01.04.98., №
97120814/02). Данная схема может быть использована применительно к гидравлическим шлюзам глубокого наполнения типа ПГШ-25, ПГШ-50, ПГШ-75, за счет чего расширяется возможность извлечения высокотоксичных ртутьсодержащих продуктов в голове технологической схемы.
Технологическая схема работает следующим образом. В про-
цессе промывки песков техногенных месторождений они подвергаются процессамдезинтеграции и классификации. Надрешетный продукт грохочения направляется в отвал, а подрешетный материал (крупностью - 80 мм) направляется на гидравлический шлюз, где происходит осаждение золота и золотосодержащей амальгамы на улавливающих покрытиях.
Эфельный продукт гидравлического шлюза, содержащий мелкое золото и золотосодержащую амальгаму, самотеком поступает на передвижное модульное устройство типа ППШ-30, а шлюзовой концентрат направляется для последующей переработки на шлихообогатительной установке.
Передвижное модульное устройство снабжено поворотными шлюзами с двухсторонним улавливающим покрытием и устройством для утилизации золотосодержащей амальгамы и пемзованной
металлической ртути. Сконцентрированная золотосодержащая амальгама и металлическая ртуть после утилизации на модульном устройстве направляется на термическую обработку для разделения золота и ртути. Другая часть, содержащая ценный компонент обогащенного продукта, направляется в приемный бункер, откуда подается на магнитные сепараторы низкой и высокой напряженности. Далее немагнитная фракция поступает на сушку, а затем на электростатическую сепарацию для выделения золотосодержащей амальгамы, находящейся в твердом агрегатном состоянии. При этом сушильные печи специально оборудованы системой утилизации ртути с высокой степенью защиты от попадания её в окружающую среду.
Доводка концентрата проводится на МГС- или МГД-сепараторах, позволяющих повысить степень из-
влечения мелкого золота и золотосодержащей амальгамы. Затем выделенный концентрат в виде золота и золотосодержащей амальгамы поступает на термическую обработку для выделения ртути.
Для утилизации золотосодержащих амальгам в доводочном цикле шлихообогатительной установки предлагается использовать технологическую схему (линию), представленную на рис. 2 б) (патент, заявл. 30.01 .96,
№ 2111795).
Проведение в голове шлихообогатительной установки процессов дезинтеграции и грохочения минерального сырья позволяет провести эффективное раскрытие и освобождение частиц ртути и золотосодержащей амальгамы от глинистых частиц.
Для выделения из шлихового материала магнитных минералов и
золотосодержащих амальгам, обладающих слабомагнитными свойствами, подрешетный продукт - 2 мм подвергается перечистке в магнитном поле низкой и высокой напряженности.
Немагнитная фракция, содержащая свободное золото и золотосодержащую амальгаму в твердом агрегатном состоянии, после предварительной сушки направляется на электростатическую сепарацию, затем непроводящая фракция поступает на гравитационные аппараты для дальнейшего выделения золота в сростках с последующим измельчением и выделением мелкого золота МГС-сепарацией.
Проводящая фракция с электростатической сепарации поступает на термическую обработку для выделения золота и ртути.
Таким образом, технологические приемы утилизации золотосодер-
жащих амальгам и металлической ртути используемые при переработке золотосодержащего сырья зависят от используемого минерального сырья, ранее применяемой технологической схемы, а также от физикохимических свойств золотосодержащей амальгамы.
Разработанные технологии утилизации золотосодержащих амальгам и металлической ртути техногенных месторождений предлагается использовать в качестве конкурирующих вариантов на стадии проектных и предпроектных работ, как обеспечивающие снижение антропогенной нагрузки на территорию, ранее пораженную ртутью за счет использования процесса амальгамации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 .Игнаткин Ю.А. По диким степям Забайкалья. Чита. 1994, 112 с.
2. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения. //М.: «Недра». -1978. -с. 90 -
Мазин В.П. - Читинский государственный технический университет. Татауров С.Б - Читинский государственный технический университет.
