CC BY
25
© Н.И. Закиева, Р.Б. Закиев,
В.П. Мязин, О.И. Рыбакова, 2003
УДК 621.928
Н.И. Закиева, Р.Б. Закиев, В.П. Мязин,
О.И. Рыбакова
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ И АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ УЗЛА МАГНИТНО-ФЛОКУЛЯЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
Магнитно-флокуляционная сепарация (МФ-
сепарация) золотосодержащих руд и песков, как один из процессов, способных обеспечить существенное повышение технико-экономи-ческих показателей их переработки, привлекает все большее внимание исследователей [1-2 и др.].
Многолетний опыт развития и совершенствования процесса МФ-сепарации привел к созданию большой совокупности технических средств для ее осуществления. Однако, несмотря на это, они по-прежнему мало внедрены в практику обогащения золотосодержащего сырья. В значительной степени это связано с отсутствием научно обоснованных требований и рекомендаций к разработке технологических процессов переработки золотосодержащих песков и руд, включающих операцию МФ-сепарации, технологическому оформлению узла выполнения последней и, как следствие, отсутствием аппаратурного оформления, удовлетворяющего дан-ным требованиям.
В настоящей работе рассмотрен вопрос технологического и аппаратурного оформления только узла операции МФ-сепарации (об оформлении технологического процесса в целом - см. [3]). При этом ставится задача поиска решений, которые в наибольшей степени соответствуют принципу оптимальности Беллмана: независимо от того, каким было состояние технологического процесса на j-ой стадии (в нашем случае - перед операцией МФ-сепарации), его поведение на всех остальных стадиях должно быть оптимальным.
Проведенным, с использованием элементов системотехники, анализом реализуемых при выполнении операции МФ-сепарации процессов выделены три элементарных режима-процесса ее осуществления:
• МФ-сепарация в режиме извлечения - МФС(И) (осуществляется путем осаждения частиц золота на предварительно сфлокулированную или самогенерирующуюся в процессе сепарации на наклонной поверхности под воздействием постоянного магнитного поля постель из ферромагнитных частиц магнетита);
• МФ-сепарация в режиме извлечения с одновременной перечисткой концентрата - МФС(ИП) (осуществляется путем осаждения частиц золота на предварительно сфлоку-лированную или самогенерирующуюся в процессе сепарации на наклонной поверхности под воздействием перемен-
ного магнитного поля постель из ферромагнитных частиц магнетита);
• МФ-сепарация в режиме перечистки концентрата - МФС(П) (осуществляется путем перевода ранее сгенерированной, путем МФ-сепарации в режиме МФС(И) или МФС(ИП), или гравитационного осаждения, постели, содержащей частицы магнетита, в виб-рофлокуляционное состояние воздействием переменного магнитного поля).
Конструктивная схема устройств для осуществления МФ-сепарации, в которых реализуется каждый из указанных элементарных режимов-процессов, рекомендуемое условное обозначение их в технологических схемах и особенности осуществления при подвижных (непрерывная разгрузка концентрата) и неподвижных (периодическая разгрузка концентрата) осадительных поверхностях (соотношение скоростей перемещения осадительной поверхности VI) и магнитного поля ^) приведены в табл. 1.
Наибольшее извлечение золота обеспечивает режим-процесс МФС(И), однако при этом выход концентрата также наибольший. Режим-процесс МФС(П) самостоятельного значения не имеет.
В одном устройстве может осуществляться один из режимов-процессов МФС(И) или МФС(ИП), или любых два, или все три указанных режима-процесса. Как показывает опыт, именно использование последних устройств, позволяющих при выполнении операции МФ-сепарации осуществлять развернутые технологические схемы, включающие проведение в различном порядке указанных режимов-процессов, является наиболее перспективным.
Рассматривая соотношение транспортной и технологической функций при реализации развернутых технологических схем узла операции МФ-сепарации, установлено, что возможны следующие случаи:
• транспортировка осуществляется до и после проведения операции (или ее части) на неподвижном объекте;
• транспортировка и собственно МФ-сепарация совмещаются, при этом технологическая компонента может быть как постоянной (реализуется один элементарный режим-процесс) так и переменной (последовательно реализуются несколько элементарных режимов-процессов); совокупность указанных вариантов.
Здесь термин транспортировка относится как к исходному продукту, так и к концентрату МФ-сепарации. Каждый из указанных вариантов может соответствовать любой из технологических схем осуществления операции МФ-сепарации. Однако, более перспективно использование второго варианта. Принципиальные конструктивные схемы таких устройств, реализующих развернутые технологические схемы, представлены в табл. 2. При этом также возможны варианты, когда вместо МФ-сепарации в режиме извлечения МФС(И) на данном
Таблица 1
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ РЕЖИМЫ-ПРОЦЕССЫ, РЕАЛИЗУЕМЫЕ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ОПЕРАЦИИ МФ-СЕПАРАЦИИ
Наименование режима_______процесса_______
Рекомендуемое обозначение в технологических схемах
Принципиальная схема устройства
Примечание
Режим извлечения МФС(И)
^Пульпа
МФС(И)
г
к-т
У
хвосты
к =
к
хвосты
к-т
Режим извлечения с одновременной перечисткой концентрата МФС(ИП)
1=
к-т
^Пульпа
МФС(ИП)
хвосты
к =
0
Ко
VM2^ Vо
к-т
Режим перечистки концентрата МФС(П)
Черновой Вода к-т ^
МФС (П)
вода
У
к-т
У
хвосты
К =
К
VM2^ Vо
хвосты
к-т
Примечание: МС1 - магнитная система для создания постоянного магнитного поля, МС2 - переменного магнитного поля; к-т - концентрат
участке осуществляется только гравитационное осаждение тяжелых, в т.ч. золота, частиц. Примером является устройство по [4].
Анализ процесса извлечения золота с учетом транспортировки различных продуктов обогащения показывает, что более предпочтительно использование устройств, в которых в нижней части рабочей поверхности осуществляется режим-процесс МФС(И), поскольку, как отмечалось, именно данный процесс обеспечивает максимальное извлечение золота, а в верхней части - режим-процесс МФС(П). При этом вымываемые водой при перечистке концентрата частицы золота будут вновь улавливаться в нижней части рабочей поверхности, а вымываемые частицы магнетита, попадая в данную зону, обеспечивают ускоренное формирование постели и, как следствие, повышение извлечения золота.
По характеру транспортировки хво-
Рис. 1. Классификация процессов МФ-сепарации по характеру транспортировки хвостов сепарации
стов процессы МФ-сепарации могут быть подразделены на следующие группы:
- с открытым циклом сепарации (рис. 1а);
- с замкнутым циклом сепарации (рис. 1б);
0
0
0
Таблица 2
РАЗВЕРНУТЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УЗЛА ОПЕРАЦИИ МФ-СЕПАРАЦИИ
Наименование и условное обозначение
Рекомендуемое обозначение в технологических схемах
Развернутая технологическая схема
Принципиальная схема уст__________ройства_________
Последовательное осуществление МФ-сепарации в режимах извлечения с одновременной перечисткой и перечистки концентрата МФС(ИП-П)
^Пульпа
МФС(ИП-П)
Пульпа К
МФС(ИП-И)
У
к-т
У
хвосты
МФС(П)
вода
пульпа л' /Й-
Последовательное осуществление МФ-сепарации в режиме извлечения и перечистки концентрата МФС(И-П)
^Пульпа МФС(И -П)
Пульпа
1-
МФС(И)
У
к-т
У
хвосты
МФС(П)
вода
Ум2 и
хвосты I к-т
Последователь-ное осуществление МФ-сепарации в режимах извлечения с одновременной перечисткой и перечистки концентрата с сепарацией хвостов в режиме извлечения МФС(ИП-И-П)
^Пульпа
МФС(ИП-И-П)
г
Пульпа
МФС(ИП)
МФС( П)
-Ґ л_ /V
МФС(И)
вода
▼
к-т
у
к-т
Последовательное осуществление МФ-сепарации в режимах извлечения с одновременной перечисткой концентрата и извлечения МФС(ИП-И)
^Пульпа
МФС(ИП-И)
^Пульпа МФС(ИП)
У
к-т
У
хвосты
т
п/п
МФС(И)
у
"V м I к-т
Примечание: к-т - концентрат МФ-сепарации; п/п - промпродукт (черновой концентрат).
к-т
к-т
к-т
к-т
- с частично замкнутым циклом сепарации (рис. 1в).
При открытом цикле сепарации хвосты сразу удаляются из процесса, разгрузка концентрата может осуществляться периодически или непрерывно.
При замкнутом цикле сепарации обогащаемый продукт многократно направляется на рабочую поверхность сепаратора, что увеличивает продолжительность процесса сепарации. Хвосты и концентрат удаляются из процесса периодически, но возможна и непрерывная разгрузка концентрата.
При частично замкнутом цикле сепарации из хвостов непрерывно выделяется их часть и удаляется из процесса. Оставшаяся часть хвостов (цир-кулирующая нагрузка) вновь направляется на рабочую поверхность сепаратора.
Практический интерес представляют первые две группы, поскольку желательно обеспечивать удаление части хвостов, не содержащей ценный компонент, а это весьма сложно.
Учитывая влияние содержания магнитной фракции в исходном продукте МФ-сепарации на показатели извлечения
Таблица 3 КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ВЫПОЛНЕНИЯ УЗЛА ОПЕРАЦИИ МФ-СЕПАРАЦИИ
Классифицирующий признак Группа способов и технических средств
1. Технологическая схема узла (совокупность реализуемых элементарных режимов-процессов) 1а - МФС (И)
1б - МФС (ИП)
1в - МФС (ИП-П)
1г - МФС (И-П)
1д - МФС (ИП-И-П)
1е - МФС (ИП-И)
2. ^отношение транспортной и технологической функций при выполнении операции 2а - транспортировка осуществляет части - режима-процесса) на неподв] I до и после проведения операции (или ее жном объекте
2б - транспортировка и проведе процесса) совмещаются ше операции (или ее части - режима-
2в - совокупность указанных вари4Лтов
3. Характер транспортировки хвостов МФ-сепарации 3 а - с открытым циклом сепарацш
3б - с замкнутым циклом сепараци и
3в - с частично замкнутым циклом сепарации
4. Наличие и способ выделения магнетитна-сыщенной фракции из концентрата МФ-сепарации 4а - с выделением фракции: 4а1 - магнитной сепарацией; 4а2 - грохочением по класс мальной крупности частиц золота вносимого извне магнетита больше 4а3 - без дополнительных опе ки) крупности, соответствующему макси-в случае использования дополнительно й крупности); раций (с использованием хвостов довод-
4б - без выделения фракции
5. Наличие и способ использования выделяемой (вносимой извне) магнетитнасыщенной фракции 5а - с использованием: 5а1 - для ускоренного формирования постели; 5а2 - для предварительного формирования постели; 5а3 - для предварительного и ускоренного формирования постели
5б - без дополнительного использования магнетитнасыщенной фракции
золота, предложен ряд способов, позволяющих оптимизировать его величину в исходном продукте сепарации путем введения в технологический процесс переработки операции извлечения магнитной фракции из одного из магнетитсодержащих продуктов обогащения и последующего ее направления в операцию МФ-сепарации [3]. Магнитная фракция выделяется из одного из следующих продуктов:
• исходного продукта обогащения (после дезинтеграции и грохочения или измельчения);
• концентрата операции первичного обогащения (если она проводится с использованием методов, при которых одновременно с извлечением золота происходит извлечение магнетита, например, гравитационных);
• концентрата МФ-сепарации.
• Соответственно, МФ-сепарация может осуществляться [3,5]:
• без использования выделяемой или дополнительно вносимой в операцию магнитной фракции (рис.2а);
• с использованием выделяемой или дополнительно вносимой в операцию магнитной фракции для:
- ускоренного формирования постели (рис.2б);
- предварительного формирования постели (рис. 2в);
- предварительного и ускоренного формирования постели (рис. 2г).
Все указанные варианты использования выделяемой (вносимой извне) магнитной фракции могут использоваться при МФ-сепарации с любым циклом. Следует отметить, что
использование замкнутого и частично замкнутого циклов изначально предполагает МФ-сепарацию продуктов с низким содержанием магнитной фракции.
Ускоренное формирование постели обеспечивается путем подачи магнитной фракции совместно с исходным продуктом в процессе сепарации. Предварительное формирование - подачей магнитной фракции на осадительную поверхность до подачи на нее исходного продукта сепарации. В соответствии с ранее проведенными исследованиями [6], предварительное формирование постели обеспечивает повышение извлечения золота, по сравнению с гравитационным осаждением, даже при полном отсутствии магнитных минералов в исходном продукте сепарации.
Особый интерес, с точки зрения оформления узла операции МФ-сепарации, представляют способы, предусматривающие выделение магнитной фракции из концентрата МФ-сепарации. Выделение магнитной фракции при этом может осуществляться путем:
• магнитной сепарации в режиме извлечения;
• грохочения по классу крупности, соответствующему максимальной крупности частиц золота (в случае использования дополнительно вносимого извне магнетита большей крупности при МФ-сепарации золотосодержащих измельченных руд и песков);
• без осуществления дополнительных операций, с использованием хвостов доводки концентрата МФ-сепарации.
Рис. 2. Классификация процессов МФ-сепарации по способу использования выделяемой (вносимой извне) магнитной фракции
вода
Рис. 3 Примеры аппаратурного оформления узла операции МФ-сепарации
Перечисленные варианты осуществления операции МФ-сепарации позволяют полностью выполнять ее в одном аппарате и требуют минимальных дополнительных затрат на транспортировку магнитной фракции при возврате в операцию МФ-сепарации. Кроме того, они позволяют осуществлять магнитно-флокуляционное извлечение золота из исходных продуктов сепарации с весьма незначительным, до полного отсутствия, содержанием магнитной фракции за счет циркуляции вносимого извне магнетита.
Примеры аппаратурного оформления узла операции МФ-сепарации, предусматривающего извлечение магнитной фракции из концентрата сепарации и ее использование для непрерывного предварительного и/или ускоренного формирования постели, представлены на рис. 3.
Устройства включают установленную на вращающихся барабанах бесконечную ленту, верхняя ветвь которой наклонена к горизонту и движется вверх. Под верхней ветвью размещена магнитная система МС для создания переменного магнитного поля. Извлечение магнитной фракции из концентрата МФ-сепарации осуществляется во всех вариантах путем его магнитной сепарации. В двух вариантах (рис. 3 а, 3б) - магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами, установленными в нижнем барабане. В третьем варианте (рис. 3в) - постоянными магнитами, соединенными в гибкую бесконечную цепь, охватывающую нижний и промежуточный, установленный под верхней ветвью ленты, барабаны. Благодаря этому, извлеченная из концентрата
магнитная фракция перемещается совместно с лентой, и рабочей поверхностью постоянно становятся участки ленты с предварительно сфлокулированной постелью из извлеченных магнитных минералов. Нож-отсекатель, установленный над поверхностью ленты в месте огибания нижнего барабана, отсекает излишне извлеченную магнитную фракцию. В первом варианте устройства (рис. 3 а) отсеченная часть магнитной фракции идет, совместно с концентратом МФ-сепарации, на дальнейшую доводку; во втором и третьем (рис. 3б, 3в) - подается в пульпу для ускоренного формирования постели в процессе сепарации. При этом собственно МФ-сепарация осуществляется в первых двух вариантах (рис. 3 а, 3б) в режиме МФС(ИП), в третьем - МФС(И-ИП).
Выбор конкретной схемы выполнения узла операции МФ-сепарации и, соответственно, оборудования для ее осуществления определяется гранулометрической характеристикой и минеральным составом исходного продукта сепарации, ситовой характеристикой золота и требуемой производительностью. Использование предлагаемых развернутых технологических схем и конструкций аппаратов для их осуществления соответствует принципу создания технической компоненты, способной к быстрым необходимым переменам своей структуры в ответ на изменение геологической компоненты.
Обобщающая классификация способов выполнения узла операции МФ-сепарации представлена в табл. 3.
Таким образом, в результате выполненных работ:
• выделены элементарные режимы-процессы МФ-сепарации и разработаны развернутые технологические схемы осуществления операции МФ-сепарации;
• предложены конструкции аппаратов для реализации развернутых схем с оптимальным соотношением транспортной и технологической функций;
• предложены способы осуществления МФ-сепарации с непрерывным предварительным и/или ускоренным формированием постели и разработаны устройства для их осуществления.
Ряд предложенных решений апробирован при опытнопромышленных испытаниях и внедрении техники и технологии магнитно-флокуляционного извлечения золота на объектах Читинской и Амурской областей. Получены данные, подтверждающие эффективность предложенных решений.
Так, доизвлечение мелкого золота из эфелей драги № 53 ОАО "Прииск Усть-Кара" (Читинская область), содержание магнитной фракции в которых составляло 0,53% (в т.ч. магнетита 0,1%), и из эфелей промприбора ПГШ-50 (месторождение Кудеинское, ООО "Прииск Кудеинский", Читинская область), содержание магнитной фракции в которых составляло 0,53% и 2,21% (в т.ч. магнетита 0,1% и 0,26%), что значительно меньше рекомендуемой величины для осуществления МФ-сепарации [6], осуществлялось следующим образом. При проведении первого цикла сепарации для предварительного формирования постели использован магнетит, взятый извне, в последующих циклах сепарации -выделяемый из ранее полученного концентрата МФ-сепарации. Извлечение золота составило: из дражных эфелей - по результатам гравитационной доводки 94,2% (57% по данным атомно-адсорбцион-ного анализа) при выходе концентрата 1,89%, из эфелей промприбора 77,6% (по ре-
зультатам гравитационной доводки) при выходе концентрата 1,87%.
Следует отметить, что в данной работе рассмотрены далеко не все аспекты технологического и аппаратурного оформления узла МФ-сепарации. В частности, не рассмотрены такие как оптимизация параметров магнитной системы и технологических режимов, реагентная обработка пульп, оптимиза-
ция структуры предварительно формируемой постели и другие. Разработка и внедрение технологий и оборудования МФ-сепарации, созданных в соответствии с изложенными принципами, способны обеспечить существенное повышение технико-экономических показателей переработки золотосодержащего сырья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кармазин В.В., Закиева Н.И. Технологические возможности магнитно-флокуляционной сепарации тонких классов руд россыпных месторождений // Горный информационный аналитический бюллетень. Вып. 4. - М.:МГГУ, 1995. - С.60-63.
2. Закиев Р.Б., Закиева Н.И., Мязин В.П. Магнитно-флокуляционная сепарация минерального сырья - технология XXI века // Новые технологии для управления и развития региона. - Красноярск: КГАЦМиЗ, 2000. - С. 49-56.
3. Мязин В.П. и др. Приоритетные направ-
ления ЧитГТУ в области разработки и совершенствования техники и технологии магнит-но-флоку-ляционной сепарации // 2-ая Международная конф-ия «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: эко-логия, ресурсы,
управление» (тезисы докладов). Ч.1. - Чита: ЧитГТУ, 2001. - С.141-144.
4. Патент 571597 (Австралия). Magnetic recovery means / Taylor C.H. - Заявл. 26.10.83. Опубл. 21.04.88.
5. Закиев Р.Б., Закиева НИ. Классификация магнито-гравита-ционных
методов переработки золотосодержащих руд и песков // Третья научно-техн. конференция Горного института (материалы конференции). Ч.1.- Чита: ЧитГТУ, 2000. - С.59-62.
6. Закиева Н.И. Эффективность маг-нитно-флокуляционного извлечения золота из россыпей с различным содержанием магнитных материалов // Вестник ЧитГТУ. Вып. 5. - Чита: ЧитГТУ, 1997. - С. 12-17.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Закиева Н.И., Закиев Р.Б., Мязин В.П., Рыбакова О.И. - ЧитГТУ.
