Технологические возможности магнитно-флокуляционной сепарации тонких классов руд россыпных месторождений Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Технологические возможности в.в,кармазин I магнитно-флокуляционной сепарации

Н. И. 3АКИ ЕВ А

_____________1 тонких классов руд россыпных

месторождений

Важнейшей проблемой обогащения по-лезных ископаемых является повышение извлечения тонких классов ценных компонентов руд. Высокий уровень диссипативных сил резко замедляет скорость их сепарационного массопереноса. Отсутствие эффективных методов извлечения минералов, находящихся в тонких классах, приводит к их значительным потерям. Особенно это сказывается при переработке россыпных месторождений золота, олова, вольфрама и других редких и благородных металлов. Так, в промприборах типа ПГШ-50 и ПГШ-75, эксплуатируемых на россыпных месторождениях золота, извлечение редко превышает 80%. Значительные потери тонких классов ценных компонентов руд россыпных месторождений заставляет совершенствовать существующие и разрабатывать новые способы и аппараты для их обогащения.

Данная задача решается в настоящее время, в основном, использованием новых и усовершенствованных аппаратов гравитационного обогащения. Повышение извлечения тонких классов наиболее совершенных из них обеспечивается за счет создания высокоградиентных, нестационарных силовых полей путем вращательного и (или) различного типа (продольно-, вра-щательно-, орбитально- и т.д.) колебательного движения их рабочего органа. В качестве примеров таких аппаратов можно назвать концентратор Кнельсона, шлюз «Бартлес-Мозли», ленточные концентраторы, «Бартлес-Кроссбелт», КШЛ-7 и 2К1НЛ-7, центробежные концентраторы «Трикон», «Орикон», концентрационные столы «Дуплекс», «Холман» и другое обо-рудвоание. Вследствие сложной кинематики данные аппараты дороги, усложняют

технологическую цепочку и, при некотором повышении извлечения тонких классов, не обеспечивают существенного прогресса в решении проблемы их извлечения. Для его достижения требуется поиск и развитие новых нетрадиционных решений. Одним из наиболее перспективных направлений — более полное использование технологических возможностей методов поли градиентной сепарации на магнитных осадительных поверхностях [1]. Перспективность данного направления подтверждает опыт применения орбитальных дисковых концентраторов с ферромагнитным покрытием деки типа КОД-3, обеспечивших при промышленных испытаниях значительное повышение извлечения тонких классов золота. Однако классы менее 20-30 мкм практически все же терялись. Это обусловлено тем, что при орбитальных колебаниях деки характер сфлокулирован-ного слоя магнетита на ее поверхности обеспечивает скорее повышения динамического воздействия деки на слой пульпы за счет лучшего взаимодействия ("сцепления") с ней, чем полный захват частиц в сфлокулир о ванном слое магнетита. Очевидно, что для наиболее эффективного извлечения тонких классов необходимо создавать объемные структуры магнитного «меха» из сфлокулированных ферромагнитных частиц, рассчитанные на фильтрацию больших объемов пульпы. Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования [2] обосновывают возможность создания таких структур и позволяют установить ряд параметров, определяющих характер предлагаемого процесса сепарации на магнитных носителях само-генерирующимися осадительными поверхностями из сфлокулированных ферро-

т>

магнитных частиц (магнитно-флокуляци-онной сепарации — МФС) [ 1 ].

Основными управляемыми активными силами данного процесса являются понде-ромоторные магнитные силы, действую щие только на частицы магнитных минералов, содержащихся в исходной пульпе, а конкурирующими — гравитационные (тяжести, инерции) и гидромеханические силы. При этом гидромеханические силы одновременно проявляются как активные, транспортирующие исходный массопоток и удаляющий из зоны обогащения хвосты сепарации, так и диссипативные, препятствующие продвижению и закреплению сфлокулированных ферромагнитных частиц на магнитной поверхности и удаляющие частицы ценных компонентов с хвостами. Следовательно, в зависимости от величины и характера действующих сил, возможно различное протекание процесса МФС.

Очевидно, что начальный момент данного процесса должен сопровождаться при соответствующей напряженности магнитного поля свыше 40 кА/м для магнетито-вых пульп крупностьюю 100 мкм), процессом лавинной флокуляции, обеспечивающим создание на магнитной поверхности длинноцепочных структур из сфлокулиро-ванных ферромагнитных часгц. Затем, по мере увеличения толщины сгенерированного слоя и, соответственно, уменьшения напряженности магнитного поля — одновременно с процессами магнитной флокуляции, осаждения на сфл окулированной поверхности тяжелых, в том числе немагнитных зерен и фильтрации пульпы через данный слой. После достижения предельной толщины сфл оку лированного слоя7-8 см по данным эксплуатации магнитных сепараторов при напряженности магнитного поля на поверхности полюсов 80 кА/м) процессы магнитной флокуляции перестают оказывать существенное влияние, а превалирующее значение будут иметь процессы осаждения тяжелых зерен на сфлокулированном слое и фильтрации пульпы через него. Создавая соответству-ющиц гидравлический режим фильтрации и осаждения, при котором из сфлокулиро-

ванного слоя частиц вымываются только минералы пустой породы, возможно получение концентрата тяжелых немагнитных металлов (золота, олова, вольфрама и т.д.).

Особенно перспективно применение данного процесса МФС для извлечения тонких классов золота. Известное химичес кое сродство золота и железа обуславливает их закономерное соседство в недрах, что позволяет создавать сфлокулированный слой непосредственно из ферромагнитных частиц (магнетита), содержащихся с исходной руде.

Это сродство приводит также к образованию «золота в рубашке», причем такие частицы всегда задерживаются в слое магнетита по принципу высокоградиентной сепарации, так как огромные величины градиентов напряженности магнитного поля в точках контакта между мелкими частицами магнетита вызывают появление извлекающих пондеромоторных сил, в несколько раз превосходящих не только силы тяжести, но и гидромеханические силы.

Для общей энергетической оценки сил дипольного взаимодействия, которые имеют место в данном случае, в работе [2] предложена формула:

магн. р

где Сс — коэффициент силы;

г — радиус магнитных элементов

(частиц магнетита).

При Сс = const, когда г —> оо, FMaiH — >

оо, поэтому в слое мелких частиц магнетита можно получать огромные извлекающие силы, способные задерживать частицы «золота в рубашке», серебра и платиноидов с магнитными примесями.

Существует также электродинамическая сила, вызывающая торможение и отклонение электропроводящих частиц золота, при их относительно быстром движении в магнитном лоле, которое вызывает в частицах вихревые токи. Последние, в свою очередь, содают наведенный магнитный момент в часитице золота (платиноидов) , которые при этом ведут себя как частицы магнетики,

т.е. отклоняются в направлении возрастания напряженности магнитного поля и осе-дают в слое магнетита.

В силу особенностей данного процесса МФС, его многофакторности и сложной взаимосвязи данных факторов имеющиеся теоретические расчеты и экспериментальные данные не позволяют определить оптимальные условия его проведения. Для решения данной задачи необходимо сформулировать новые физические принципы МФС, провести их экспериментальную проверку, разработать соответствующие полученным результатам конструкции и опробовать их промышленным внедрением.

Для принципиальной проверки процесса МФС изготовлен полупромышленный желоб (длиной 1575 мм, шириной 95 мм). Дно желоба покрыто намагниченной магнитофорной резиной, на которой установлены неманитные трафареты. Намагничивание резины производилось импульсным током до насыщения, что обеспечило напряженность на поверхности полюсов 40 кА/м. Шаг полюсов сетки намагничивания резины составлял 50 мм. Была проведена серия экспериментов с изменением ряда параметров: угла наклона желоба, разжижения твердого, объема и расхода пульпы, гранулометрического и минералогического состава руды. Крупность золота в исходном продукте составляла не более 100 мкм.

Крупность магнетита по известным данным, согласно которым в процессе фильтрации через сфлокулированные ферромагнитные частицы в них задерживаются немагнитные частицы диаметром до 0,1 диаметра составляющих флокул частиц, была на порядок выше крупности золота (-2 мм). Были испытаны также конструкции с постоянными магнитами из анизотропного феррита бария и стронция. Оказалось, что в больших объемах поле возбуждения достаточно поддерживать на уровне 25-30 кА/м, что соответствует уровню максимальной проницаемости магнетита.

Установлено также, что слой магнетита имеет предел насыщения на уровне 1-5-4 кг/т, поэтому нужен процесс непрерывной (или периодической) разгрузки магнети-тового золотосодержащего шлиха с накоплением свежего слоя магнетита. Для решения этой задачи нами созданы специальные конструкции непрерывного действия, пригодные для внедрения в промышленность.

Уже первые опыты, проведенные без оптимизации параметров процесса МФС показали практически полное извлечение частиц золота в концентрат.

Таким образом, и теоретические предпосылки, и практическая их проверка указывают на перспективность применения МФС для значительного повышения извлечения ценных компонентов при отработке россыпных месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.В.Кармазин Повышение эффективности использования магнитных полей в процессах магнитного обогащения. — В.кн.: Новые способы сепарации руд в магнитных полях. Апатиты, изд.Кольского филиала АН СССР, 1981, с.35-45.

2. В.И.Кармазин, В.В.Кармазин Магнитные методы обогащения. — М.: Недра, 1984, с.416.

© В.В. Кармазин, И.И.Закаева

& ретродАйджест

В заседанииОбщества горных инженеров А.А.Янчевский сделал сообщение роб исследованиях сибирской золотопромышленности. Докладчик находит необходимым заняться систематическими исследованиями районов, несомненно закл1очакпцих месторождения. Одним из таких районов он считает местность по реке Вах в 5000 верстах от Енисейска.

"Сын отечества", 13 ноября, 1894 г.