Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния методов переработки золотосодержащих руд и россыпей 17
1.1.Технология и оборудование для добычи золота из россыпей 17
1.1.1. Практика первичного обогащения золотоносных песков 17
1.1.2. Технологии и оборудование для доводки шлихов 21
1.1.3. Особенности золотодобычи из техногенного сырья 25
1.2. Техника и методы добычи золота из руд коренных месторождений 27
1.2.1. Технологические схемы и оборудование для рудоподготовки 27
1.2.2.Современные технологии обогащения золотосодержащих руд 29
1.3. Выводы и задачи исследований 36
2. Развитие теории сепарации золотосодержащего сырья в комбинорованных полях и средах 40
2.1. Сепарация золотосодержащих продуктов в поле постоянных магнитов 40
2.1.1. Исследование и развитие аналитических методов моделирования поля
постоянных магнитов 40
2.1.1.1. Математическое описание двухмерных магнитных полей 40
2.1.1.2. Расчёт двухмерных магнитных полей с применением теории функций комплексных переменных 42
2.1.1.3. Вывод формул для расчёта магнитного поля системы двух магнитов
2.1.2. Аналитический метод расчета пондеромоторных сил в магнитных полях 51
2.1.3. Моделирование движения минеральных частиц в магнитных сепараторах 2.1.3.1. Движения частиц в «мокрых» магнитных сепараторах 55
2.1.3.2. Моделирование движения частиц в «сухих» магнитных сепараторах 60
2.2. Сепарация золотосодержащих продуктов в магнитных коллоидах 65
2.2.1. Физические основы и особенности магнитожидкостной сепарации минералов 65
2.2.2. Динамика перемещения частиц в статических МЖ- сепараторах 71
2.2.3. Магнитожидкостная сепарация в поле центробежных сил 74
2.2.4. Влияния вибрации на разделение частиц в объёме магнитной жидкости 78
2.3. Сепарация золоторудого сырья в двухслойных разделительных средах 81
2.3.1. Статическая сепарация дроблёной руды в двухслойных средах 81
2.3.2. Центробежная сепарация измельчёной руды в двухслойных средах 85 2.4. Сепарация минералов в электолитах под воздействием сил Лоренца 89
2.5. Сепарация в поле инерционных сил вихревых и пульсирующих потоков 91
2.5.1. Теория сепарации в поликаскадном канальном гидросепараторе 91
2.5.2 Статистическая модель сепарации минералов в пульсирующей среде 95
2.6. Выводы 98
3. Разработка и совершенствование оборудования для обогащения золотосодержащих продуктов 100
3.1. Магнитные сепараторы для доводки золотосодержащих концентратов 100
3.1.1. Сепараторы для мокрого обогащения золотосодержащих продуктов 100
3.1.2. Сепараторы для сухого обогащения золотосодержащих продуктов 114
3.2. Магнитожидкостные сепараторы для доводки концентратов 123
3.2.1. Магнитожидкостный сепаратор вибролоткового типа 123
3.2.2. Перспективные схемы и модели магнито-жидкостных сепараторов 1 3.3. Магнито-жидкостные сепараторы для предварительной концентрации руд 131
3.4. Центробежные сепараторы для обогащения мелкозернистых продуктов 134
3.4.1.Центробежный магнитожидкостный сепаратор 134
3.4.2.Центробежный тяжелосредный сепаратор 135
3.5. Магнито-электролитический сепаратор 136
3.6. Выводы 137
4. Разработка сепарационных комплексов и установок для промывки россыпей золота и доводки шлихов 139
4.1. Модульные промывочно-обогатительные установки 139
4.1.1. Трёхярусный шлюзовой гравитационно-сепарационный комплекс 139
4.1.2. Трёхмодульный отсадочно-концентрационный комплекс 144
4.1.3. Техника для доводки шлихов на модульных промприборах
4.2. Мобильные сепарационные комплексы для доводки бедных шлихов 149
4.3. Сепарационные комплексы для доводки богатых гравиоконцентратов 157
4.4. Стационарные щлихообогатительные установки 163
4.5. Выводы 167
5. Моделирование технологий обогащения золоторудного сырья с применением разработанного оборудования 169
5.1. Обогащение золоторудного сырья месторождения «Олимпиада» 169
5.2. Технология извлечение золота из медно-колчеданных руд 173
5.3. Обогащение золоторудного сырья Тенькинских месторождений 179
5.3.1. Исследование обогатимости руд Наталкинского месторождения 179
5.3.2. Разработка технологии переработки руды для месторождения «Павлик» 194
5.4 Переработка золотосодержащего сырья техногенных месторождений 198
5.4.1. Технология переработки песков Унальского хвостохранилища 199
5.4.2. Технология переработки лежалых хвостов Урупской ОФ 202
5.5. Выводы 210
6. Практическое применение результатов выполненных исследований и разработок 213
6.1. Промышленное применение сепарационных комплексов «Шлих» 213
6.2. Использование научных исследований в проектах и работе ЗИФ
6.2.1. Испытательная золото-извлекательная фабрика рудника им. Матросова 214
6.2.2. ТЭО строительства ЗИФ на месторождении «Павлик» 221
6.3. Внедрение результатов исследований в практику Урупского ГОКа 231
6.3.1. Промышленные исследования гравитационного извлечения золота 231
6.3.2. Испытания и внедрение мероприятий по повышению извлечения золота 234
6.4. Внедрение результатов исследований в практику Садонского ГОКа 236
6.4.1. Технология извлечения золота в свинцовый и цинковый концентраты 236
6.4.2. Технология переработки некондиционных концентратов на МОФ 238
6.4.3. Технология переработки отходов свинцового производства на МОФ 240
6.5. Выводы 244
Заключение 247
Литература 251
- Техника и методы добычи золота из руд коренных месторождений
- Вывод формул для расчёта магнитного поля системы двух магнитов
- Сепараторы для сухого обогащения золотосодержащих продуктов
- Сепарационные комплексы для доводки богатых гравиоконцентратов
Введение к работе
Актуальность работы. Золото, обеспечивая платёжеспособность государства, его экономическую и политическую независимость, а также благодаря своим уникальным свойствам остаётся предметом высшего потребительского спроса. За всю историю в России было добыто более 12 тыс. тонн золота. В настоящее время более 55 % металла добывается из россыпей, 35 %– из коренных руд, остальное это техногенное и попутно добываемое золото. Сырьевая база россыпей постоянно ухудшается. Среднее содержание золота в песках россыпей и его крупность за последние 20 лет снизились в 2–3 раза, а содержание глинистых минералов существенно возросло. Это снижает экономическую эффективность добычи золота. Преодоление возникающих трудностей возможно при условии использования в процессе золотодобычи новейших технологий и оборудования.
Для золотодобычи из россыпей в РФ основным пока остаётся гидрошлюзовой способ переработки песков. Разработанные в конце прошлого века промывочные приборы КОУ–1200 и несколько вариантов промприборов на базе центробежных сепараторов не достаточно эффективны или чрезмерно сложны и дороги для первичного обогащения золотоносных песков. Решение проблемы требует сочетания данных аппаратов с традиционно применяемым гравитационным оборудованием, объединённым в развитые стадиальные схемы и технологии извлечения золота.
Шлюзовые концентраты доводят на шлихообогатительных установках, которые не всегда обеспечивают необходимые показатели. Доводку шлихов зачастую осуществляют разбуториванием шлихов на ковриках, столах, лотках, отдувкой. Труднообогатимые промпродукты плавят. Все это трудоемкие, вредные и не достаточно эффективные операции. Альтернативой этим методам в последние годы становится извлечение свободного золота с помощью магнитожидкостной сепарации (МЖС).
Эта технология стала развиваться с появлением ферромагнитных коллоидов и, особенно, после замены в сепараторах громоздких и дорогостоящих электромагнитов на высококоэрцетивные постоянные магниты из редкоземельных сплавов. Практика применения этих аппаратов показала, что резервы их усовершенствования далеко не исчерпаны. Применение технологии МЖС для извлечения золота на ЗИФ требует разработки более производительных МЖ–сепараторов. Это возможно только на основе глубоких теоретических и экспериментальных исследований, создания математических моделей силовых полей постоянных магнитов, моделей движения частиц в сепараторах.
В связи с уменьшением запасов россыпей и вводом мощных рудников на коренных месторождениях доля золота, добываемого из коренных месторождений, с конца прошлого века возрастает на 2–5 % ежегодно. Лидером в данном случае является ОАО «Полюс», ежегодно добывающий более 40
тон золота. Однако, даже на этом предприятии ещё имеются резервы повышения извлечения золота. Поэтому работы, направленные на улучшение показателей данного предприятия являются актуальными.
Перспективным объектов золотодобычи в России представляется месторождение «Наталка», на котором запасы золота, утверждённые ГКЗ и международным аудитом, увеличены с 245 до 1836 тонн. На данном объекте планируется довести выпуск золота до 50 т в год. Открыты новые участки месторождения, физические и технологические свойства руды в которых пока изучены слабо. В этой связи весьма актуальным является проведение исследований вещественного состава и обогатимости рудного сырья вновь разведанных участков с применением последних достижений науки в данной области.
Не теряют актуальности проблемы создания новых ресурсосберегающих технологий для рентабельной переработки средних и малых зоторудных месторождений, включая комплексные и техногенные (Павлик, Уруп, Мизур месторождения Бастах–Пенитиканского рудного поля, и т.п.).
В России и за рубежом перерабатываются легкообогатимые руды с содержанием золота от 0.86 г/т и выше, а труднообогатимые от 1.4 г/т. Большинство ЗИФ работают по гравитационно–флотационно–цианистой технологии. Извлечение золота составляет от 79 до 93 %. В большинстве случаев предусматривается выделение «золотой головки» и её дальнейшая плавка. Флото– и гравиоонцентраты подвергают гидрометаллургии, используя установки интенсивного цианирования (Aсacia, Gekko). Гравитационное обогащение руд осуществляют на отсадочных машинах, концентрационных столах и центробежных сепараторах. Извлечение золота в гравиоконцентраты при этом составляет от 10 до 55 %.
Таким образом, расширение сырьевой базы золотодобывающей про
мышленности, увеличение объемов и сроков работы золотодобывающих
структур является одной из важных задач экономики РФ. Поэтому разработка
новых технических решений по повышению эффективности переработки зо
лотоносных песков и руд остается актуальной. Методологической основой
новых разработок в области переработки золотосодержащего сырья являются
труды известных российских учёных Ю.М. Азбеля, А.И. Берлинского, В.А.
Бочарова, Г.А. Епутаева, В.И. Кармазина, В.В. Кармазина, В.П. Мязина,
А.Я. Сочнева, К.В.Федотова, В.А. Чантурия, В.Н. Шохина и других.
Цель работы. Повышения технико-экономической эффективности золотодобычи из руд и россыпей.
Идея работы заключается в использовании для золотодобычи новых технологий и оборудования на основе комбинированных методов сепарации.
Объект исследования: россыпи и руды золотосодержащих месторождений, отходы промышленной золотодобычи.
Предмет исследования: оборудование и технологии для переработки золотосодержащего сырья.
Методы исследований. В работе использовали фундаментальные положения теории электротехники, гидродинамики, методы численного и аналитического решения, математического моделирования, системного анализа, методы гранулометрического, минерального, фазового, пробирного, и химико–аналитических анализов. Лабораторные и производственные исследования выполнены на физических моделях разработанного оборудования и опытно– промышленных образцах в условиях действующих золотодобывающих предприятий.
Защищаемые научные положения:
1. Разработана метод аналитического расчёта основных параметров пло
скопараллельного магнитного поля различных систем постоянных магнитов.
Получены аналитические выражения магнитного вектор–потенциала, индук
ции и градиента напряженности магнитного поля, а также пондеромоторных
сил в рабочей зоне постоянных магнитов. Разработаны программы построе
ния картин магнитных и силовых полей двух и более постоянных магнитов
прямоугольной формы.
2. Изучены гидродинамические закономерности движение частиц под
воздействием магнитных и центробежных сил в переходном режиме обтека
ния от ламинарного к турбулентному. В диапазоне средних чисел Рейнольдса
получены аналитические выражения взаимозависимоси пути времени и ско
рости частиц, учитывающие влияние вязкостного и динамического сопротив
ления среды. Установлено: учёт гидродинамической составляющей силы со
противления сокращает длину расчётного пути частиц от вычисленной тра
диционным методом почти в 1,5 раза..
-
Разработаны математические модели свободного перемещения частиц в рабочих зонах магнитных сепараторов. Определены параметры вынужденного перемещения частиц по дну вибролотков сепараторов, включая движение частиц в режиме скольжения, а также с отрывом от дна. Разработаны методики расчёта и программы построения траекторий движения частиц в сепараторах, графиков и скоростных диаграмм их перемещений. Установлен волнообразный характер движения лёгких и слабомагнитных частиц, циркуляция магнитных частиц с возвратом в рабочую зону и количественные параметры вибротранспорта тяжёлых минералов.
-
Исследовано влияние вибрации на разделение частиц в псевдоутяже-ленных ферроколлоидах. Получена формула скорости дрейфа частиц в условиях низкочастотных гармонических колебаний. Выведены формулы для определения амплитуды и частоты колебаний, обеспечивающих разрушение адгезионных связей между минеральными частицами в объёме МЖ. Изучен механизм сепарации минералов в двухслойных разделительных средах из воды и магнитного коллоида под действием центробежных сил. Получены выражения для определения сил ориентации и взаимного притяжения частиц на поверхности раздела жидкостей. Выведены формулы минимальной крупности частиц для сепарации их в двухслойных разделительных средах.
5. Исследованы закономерности гидродинамического взаимодействия
твёрдой и жидкой фаз в условиях стеснённого движения частиц в восходящем
взвесенесущем потоке. Установлена зависимость межфазного взаимодействия
от степени турбулизации потока, концентрации частиц и относительной скоро
сти их в межзерновых каналах. Установлена зависимость прозорности взвесе-
несущего слоя от безразмерного критерия Архимеда. Разработана статистиче
ская модель сепарации рудного сырья в пульсирующей среде. Получено выра
жение математического ожидания массы концентрата от физических свойств
тяжёлых минералов и размера ячеек решета пульсатора.
6. Научно обоснованы конструктивные и технологические параметры маг
нитных и магнитожидкостных сепараторов для доводки шлихов золотосодер
жащих россыпей, а также гидравлического, тяжелосредного и центробежного
сепараторов для переработки золоторудного сырья. Теоретически обоснованы
состав и конструктивные параметры оборудования сепарационных комплексов
промприборов для первичного обогащения золотоносных россыпей. Обоснова
ны устройство и технические данные мобильных комплексов «Шлих» и стацио
нарных ШОУ для переработки гравитационных концентратов.
7. Выполнен комплекс научно–исследовательских работ на представи
тельных пробах золоторудного сырья коренных месторождений, в результате
которых установлена возможность повышения извлечения золота для руд
месторождения «Олимпиада» на 2,63 %, для руд месторождения «Норильск–
1» – на 2,11 %, для руд Урупского ГОКа – на 3,92 % и для руд Садоно–
Згидской группы месторождений – на 2.47 %. На пробах золоторудных ме
сторождений «Наталка» и «Павлик» в условиях опытно–промышленной ЗИФ
испытаны новые схемы и современное оборудование. Определены показате
ли обогащения руд с применением разработанных схем и аппаратов.
8. Для извлечения золота из отходов ОФ на примере Урупского и Уналь-
ского хвостохранилищ разработаны технологии переработки лежалых хво
стов, которые позволяют рентабельно доизвлекать благородные металлы из
данного вида сырья. Для извлечения золота из отходов металлургии на при
мере ОАО «Электроцинк» разработана технология переработки шлаков с по
лучением товарных свинцовых концентратов, содержащих до 10 г/т золота и
более 100 г/т серебра
Научная новизна
1 Установленные теоретические закономерности распределения поля постоянных магнитов получены на основе определения потенциала одинарного слоя тока, распределенного на линии, соответствующей стороне моделируемого магнита, в результате преобразования дифференциальных уравнений магнитостатики (Максвелла) с помощью оператора Коши–Римана в комплексную форму записи и решения их с применением фундаментальной формулы Сохотского из теории функций комплексных переменных.
2. Расчёты гидродинамики частиц в жидких средах основаны на аналитическом решении дифференциальных уравнений материального баланса сил, действующих на частицы в магнитных или центробежных полях, состав-
лены с применением формул аппроксимации эмпирической зависимости (Рейлея) коэффициента сопротивления от критерия Рейнольдса.
3. Математические модели движения частиц в магнитных и МЖ–
сепараторах созданы в виде системы дифференциальных уравнений, с учё
том установленных закономерностей распределения магнитного поля и сил
сопротивления. Закономерности их перемещения по дну вибролотков опре
делены с учётом законов вибротраспорта поэтапным интегрированием урав
нений каждого цикла виброперемещения (скольжения, «полёта», покоя).
4. Влияние вибрации на сепарацию частиц в МЖ определено с использо
ванием уравнения Бесселя и функции Кельвина для вывода зависимостей по
глощаемой жидкостью энергии от амплитуды и частоты колебаний. При этом
слипание частиц учитывается числом адгезии и смачиваемости.
Формулы сил ориентации, разделения и взаимного притяжения частиц в двухслойных разделительных средах, получены впервые на основе фундаментальных законов электротехники. Пределы крупности частиц определены с учётом сил поверхностного натяжения воды и магнитного коллоида.
-
Зависимости взаимодействия фаз в турбулентном взвесенесущем потоке, получены решением уравнения Ричардсона–Заки, определяющим условия расширения взвешенной системы частиц при жидкостном псевдоожижении, а также зависимость скорости частиц и потока от прозорности взвешенной системы – показателя стеснённости, турбулизации потоков, скорости потока в межзерновых каналах, концентрации частиц и условий их обтекания. Модель отсадки построена с учётом вероятностей попадания тяжёлых частиц на решето, закупоривания отверстий и прохождения частиц сквозь решето.
-
Впервые на базе научно–обоснованных расчётов созданы оригинальные технические решения по конструкциям и компоновке мобильных модульных сепарационных комплексов с развитой многостадиальной технологической схемой, включающих гидравлические шлюзы, гидроклассификаторы, отсадочные машины, концентрационные столы, центробежные и магнитные сепараторы для переработки золотосодержащих россыпей. Оригинальность и новизна используемых разработок подтверждаются патентами РФ.
7. Результаты исследований состава и свойств золотосодержащих руд
являются новыми, поскольку получены на оригинальных пробах изучаемых
объектов с применением новейших технологий и аппаратов. Предложения
по усовершенствованию технологий переработки обладают отличительными
признаками, которые обеспечивают прирост экономических показателей.
Научное значение
1. Разработанный метод расчёта магнитного вектор–потенциала позволяет рассчитать основные параметры наиболее распространённых систем постоянных магнитов, получить графики их изменения и построить картины поля магнитных и МЖ– сепараторов разных конструкций и назначения.
2. Предлагаемый метод расчёта гидродинамики частиц в жидких средах позволяет более точно рассчитывать скорость и длину пути частиц под действием силовых полей при моделировании сепарационных процессов.
3. Созданные математические модели движения частиц в сепараторах
позволяют рассчитывать траектории частиц в рабочих зонах сепараторов, что
необходимо для определения их конструктивных параметров.
-
Выражения, определяющие влияние вибрации на феррожидкость позволяют выбрать оптимальный режим работы сепаратора в зависимости от состава МЖ, физических свойств и характеристик разделяемых компонентов.
-
Результаты исследований сепарации минералов в двухслойных средах позволяют определить технологические возможности данного метода и область его применения в практике обогащения золотосодержащего сырья.
-
Установленные закономерности взаимодействия частиц в восходящем потоке позволяют определить оптимум прозорности ВС, при котором сепарирующая способность потока максимальна. Модель сепарации минералов в пульсирующей среде позволяет определить показатели отсадки руд.
5. Результаты технологических исследований позволяют определить направления и показатели совершенствования переработки золотосодержащего сырья изучаемых месторождений, а также пути усовершенствования технологий действующих золотодобывающих предприятий. Это позволяет определить перспективу и область применения полученных научных результатов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается представительным объемом экспериментальных данных, полученных в лаборатории и в промышленных условиях действующих золотодобывающих предприятий, применением математической статистики при обработке данных и удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов.
Практическая значимость диссертации заключается в следующем.
-
Для первичного обогащения золотоносных песков разработан, изготовлен и испытан на эфельных отвалах Амурской области мобильный сепа-рационный комплекс, производительностью до 50 м3/ч, включающий: два шлюза ГН, двухкамерный гидроклассификатор, отсадочные машины, кон-цетрационные столы и центробежные сепараторы. В ходе испытаний переработано 35 тыс. м3 техногенного сырья, из которого извлечено 5780 г золота. Для доизвлечения золота из текущих хвостов промприбора разработана трёхмодульная приставка производитиельностью до 25 м3/ч, включающая двухситный виброгрохот, две отсадочные машины, два концентрационных стола и один центробежный сепаратор. Испытаниями в с/а «Восточная» установлено: более 60 % металла, теряемого с хвостами шлюзов, доизвлекается оборудованием приставки (145 г/сутки). Оба комплекса после испытаний переданы Заказчику (ОAО Aмурзолоторазведка) в постоянную эксплуатацию.
-
Для «мокрой» доводки шлихов разработаны трёхканальный поликаскадный гидросепаратор, комбинированная гравитационно–магнитная установка, а также магнитный сепаратор канального типа. Для «сухой» доводки разработаны тарельный, роликовый и двухвалковый магнитные сепараторы, а
также МЖ–сепараторы вибролоткового типа. На базе вышеперечисленного оборудования созданы и широко применяются сепарационные комплексы «Шлих–1» для доводки богатых шлихов и мобильные комплексы «Шлих 2» для доводки бедных шлихов. Для предприятий с контейнерной съёмкой шлихов разработаны и применяются на 4–х объектах золотодобычи стационарные ШОУ с развитой магнито–гравитационной технологией доводки.
3. Для предконцентрации мелкодроблённых руд разработан и успешно
испытан барабанный МЖ–сепаратор с двухслойной разделительной средой.
Для сепарации мелкозернистых золотосодержащих продуктов создан и испы
тан центробежный сепаратор с комбинированной средой разделения.
4. Исследованием руды месторождения «Олимпиада» установлено:
по гравитационно–флотационной схеме из руды, содержащей 3,07 г/т золота в концентрат, содержащий 63,63 г/т золота извлекается 83,11 % металла. По аналогичной схеме с применением центробежного сепаратора разработанной конструкции в концентрат (86,8 г/т Au) извлекается 85,0 % Au.
5. Исследованиями золото–медных руд Урупского месторождения уста
новлено: введение двухстадиальной концентрации руды на разработанном
центробежном сепараторе повышает извлечение золота на 3,92 %.
Промышленными испытаниями в условиях Урупской ОФ установлено: – перечистка промпродуктов столов повышает извлечение Au на 0,5 %; – обогащение слива классификатора повышает извлечение золота на 5–7 % – перечистка чернового Cu-концентрата повышает извлечение Au на 2–4 %. Разработана и испытана схема с раздельным обогащением руды и промпро-дуктов. Прирост извлечения золота в период испытаний составил 2,47 %.
6. Для медно–никелевых руд Норильского комбината разработана тех
нология переработки гравиоконцентратов с применением магнитной и МЖ–
сепарации, что обеспечивает прирост извлечения золота и МПГ более 2 %.
7. Исследованием руды месторождения «Наталка» установлено:
– с помощью центробежных сепараторов при степени концентрации в 565 ед. извлечение золота в гравитационные концентраты составляет 55–56 %;
– сульфидной флотацией из руды, содержащей 0,66–1,8 г/т золото извлекается на уровне 56–71% при степени концентрации 30–35 ед.;
– при флотации природного угля потери золота составляют 21 %;
– при использовании импортных реагентов, извлечение Au составило 83 %;
– крупность питания для извлечения Au - 80 % – 75 мкм;
–из–за свободного Au гравитационные методы в технологии необходимы;
– сорбционное выщелачивание флотоконцентратов по технологии «уголь в пульпе» обеспечивает извлечение золота на уровне от 81,8 до 96,4 %.
8. На основе мирового опыта и собственных исследований разработана
технология переработки руды месторождения «Павлик». Рассчитаны каче
ственно–количественная и водно–шламовая схемы. Выбрано оборудование
для ЗИФ мощностью по руде 1,2 млн.т. в год.
11. На пробах лежалых хвостов Мизурской ОФ, содержащих 0,2–0,5 г/т зо
лота и 1,7–4,6 серебра разработана технология, включающая гравитационное
их обогащение с получением коллективного концентрата и переработку его с
рудой на МОФ. Внедрение технологии увеличит содержание золота в товар
ной продукции МОФ на 15–25 %.
12. Для извлечения золота из хвостов Урупской ОФ разработана техно
логия, которая обеспечивает получение Cu–концентрата с извлечением в него
25 % благородных металлов, а также промпродукт с содержанием более 4 г/т
золота. Переработка пиритных продуктов предусматривается с использова
нием сульфатизирующего обжига с газообразной трёхокисью серы. По такой
схеме, извлечение золота составляет 80,5 %, серебра 65,1 %.
Реализация результатов работы
-
С использованием результатов выполненных исследований специалистами ООО «НПП Геос» организован малосерийный выпуск оборудования се-парационных комплексов типа «Шлих», большинство из которых внедрены в практику золотодобычи РФ [(с/а «Заря–1» (Амур. обл.),«Курчатовская» (Магадан. обл.), «Георгий» (п. Мой–Уруста), «Чукотка» (г. Певек), с/а «Золотин-ка» НПО «Геометалл», (Магадан), с/а «Сибирское золото» (г.Бодайбо), с/а «Александровская» (г. Зея), с/а «Дамбукинская»(г. Зея), с/а «Пилос и С» (Амур. обл.), п. Октябрьский (Амур. обл.), прииск «Кербинский» (Хабаровский край) и др.]. В ходе промиспытаний суммарно получено более 31 кг золота. Испытания комплексов на ШОФ в п. Полярный, п. Бараниха (Чукотка), показали, что применение их обеспечивает прирост добычи золота на уровне 2–3 %
-
На руднике им. Матросова с непосредственным участием автора разработана и построена опытно–промышленная ЗИФ производительностью 10 т/ч. Схема цепи аппаратов включает самое современное оборудование для измельчения, обогащения руды и гидрометаллургии концентратов. В 2009 году на ЗИФ переработано 30 тыс. тонн руды месторождения «Наталка», содержащей 1,5 г/т золота. Общее извлечение золота в слиток сплава Доре составило 88,4 %. Полученные результаты учтены при составлении технологического регламента ЗИФ производительностью 10 млн. тонн в год, строящейся на данном месторождении.
-
Для месторождения «Павлик» разработаны технология и технико– экономическое обоснование строительства золотодобывающего предприятия. Разработан план производственной инфраструктуры, рассчитаны трудовые ресурсы, режим работы предприятия, капитальные и эксплуатационные затраты, прибыль проекта и чистый доход. Данный проект послужил одним из документов, на сновании которых на данном объекте в 2015 г. построено запущено в эксплуатацию с участием автора золотодобывающее предприятие мощностью более 3млн. тонн руды в год.
-
Для снижения потерь свинца и золота на Мизурской ОФ внедрена технология, по которой извлечение золота увеличилось на 4,9 %. Разработана
и реализована в условиях МОФ технология переработки некондиционных свинцово–цинковых концентратов, содержащих 6–10 г/т Au, 3–50 г/т Ag, с экономическим эффектом 2,4 млн.руб.
5. Для повышения извлечения цветных и благородных металлов из шлаков свинцового производства ОАО «Электроцинк» разработана и внедрена на Мизурской ОФ технология их переработки. В период испытаний из шлака, содержащего 12 % Pb, 150 г/т Ag, получен концентрат с содержанием 58 % Pb и 700 г/т Ag. Извлечение металлов при этом составило около 80 %. К настоящему времени по данной технологии за 10 лет переработано более 150 тыс. тонн шлаков с общим экономическим эффектом более 130 млн. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и об
суждены на Международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва,
МГГУ, 2003, 2005, 2007, 2009 и 2012 г.г.), Международных конгрессах обога
тителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2003, 2007, 2013 г.г), Международном
конгрессе «300 лет Уральской металлургии» (Екатерингбург, 2004), НТК
«Роль научной школы Леонова С.Б. в развитии новых технологий переработ
ки минерального сырья» (Иркутск, 2003 г.), Международной НТК «Основные
направления развития обогащения сульфидных руд» (Норильск, 2003 г.).
МНТК «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья».
УГГУ, Екатеринбург, 2004, 2005 г.г., 2–ой и 3–ей Всероссийской научно–
практической конференции «Горно–металлургический комплекс России: со
стояние и перспективы развития, Владикавказ, 2003, 2005 г.г., X1 Междуна
родном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов в
сложных гидрогеологических условиях» (Белгород 2011), IX Международной
научно–практической конференции «Оборудование для обогащения рудных
и нерудных материалов» (Новосибирск, 2012), ежегодных научно–
технических конференциях СКГМИ, Владикавказ, 2009–2013 гг.).
Личный вклад автора заключается в определении цели и задач исследования, разработке методик исследования, организации и участии в выполнении исследований, анализе и обобщении полученных результатов, формулировании выводов, написании текстовых частей публикаций.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 63 научные работы, в том числе 2 монографии, 7 патентов и 22 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 170 наименований и 10 приложений. Диссертация содержит 271 страницу машинописного текста, включая 130 рисунков, 61 таблицу.
Техника и методы добычи золота из руд коренных месторождений
В Магаданской области был создан промприбор МПД отсадочной технологией промывки песков [16-18]. Однако из-за сложной конструкции, из золотодобывающей промышленности эти приборы в военные годы были вытеснены. Позднее на основе отсадочной машины ОМТ 111А-600 был разработан конвейерно-скрубберный прибор. Однако в целом отсадочные машины и концентрационные столы широкого распространения на первых стадиях раздельной россыпной золотодобычи не получили. Известны единичные примеры успешного использования промывочных установок, созданных на базе отсадочных машин МОД-3 и столов СКО-1,5. (Полярнинский ГОК, с/а «Чукотка», с/а «Охотская» и «Дальневосточные ресурсы», АмурКНИИ и др).
Обогащение на шлюзах малопригодно для извлечения золота мелких классов [19–22]. При крупности золота в песках 1 мм извлечение его на шлюзах составляет 90–92 %. Золото крупностью 0,25–0,1 мм извлекается на 40–50 %, а золото 0,1 мм практически не улавливается вообще. Эффективность обогащения песков была повышена, когда начали применять барабанные грохоты и скрубберы (промприборы ПКС-700 и ПКС-1200, ПКБШ, ТОК-200К). Для извлечения мелкого золота стали чаще применять шлюзоотсадочную технологию и обогащение в центробежных полях невысокой интенсивности [23–25].
В зарубежной практике для обогащения россыпей применяют пэлонги и ланчуги различные сепараторы и желоба. Например, сепаратор Кэннона из 48 шлюзов, располо женных по кругу, концентраторы Канко, Дилтрой, Ланфло, шлюзы Хабарта, Кудгена, Ха-тал Йорка и др[ 26 ]. В России основным агрегатом при переработке россыпей остается неподвижный шлюз. В конце прошлого столетия было создано и эксплуатировались около двух десятков промывочных установок КОУ-1200, («Ромашка»). Установка включает шлюз глубокого наполнения, хвостовая часть которого переходит в обезвоживающий грохот. Под грохотом расположены пульподелитель и 24 шлюза мелкого наполнения, установленные радиально. Производительность установки 120 м3/ч.
Крупность частиц золота, извлекаемых гравитационными методами, определяется их равнопадаемостью [27-29]. Для золота и кварца коэффициент равнопадаемости равен 7–8. Размер зерен кварца в песках составляет 50–150 мкм. Поэтому 20 мкм можно считать теоретически пределом крупности гравитационно-извлекаемых золотин [30-33].
Потери в шлюзах связаны с тонким золотом пластинчатой формы, которое не оседает при скоростях потока более 2–3 м/с. Из-за эффекта Магнуса частицы менее 0,6 мм осадить и в шлюзах невозможно. Это и обуславливают потери золота на шлюзах. [34–35]. Извлечение золота менее 0,2 мм на шлюзовых приборах составляет не более 60 % [36–38].
Несколько повысить извлечение золота позволяет отсадка [39–41]. Ощутимого прироста извлечения можно добиться при помощи безнапорных центробежных концентраторов [17, 29, 42], в которых центробежное поле создается за счет закручивания потока стенкой вращающегося корпуса. Разделяемая суспензия вовлекается в вынужденное вращательное движение, образуя трехмерный спиральный поток. Материал расслаивается на всей улавливающей поверхности вращения.
Центробежные концентраторы бывают с механическим рыхлением постели (Orocon); с вибрационным рыхлением (ЦВК, СЦВ), с рыхлением постели за счет колебаний вращающегося корпуса-барабана (сепараторы MGS), за счёт круговых планетарных колебаний конуса (ЦНИГРИ), а также за счет подачи в конус воды через отверстия в его стенках с рыхлением постели ожижающей водой (Knelson, Falkon, Итомак) [43–44]. Производительность последних концентраторов – до 300 т/ч; центростремительное ускорение до 300 g; плотность пульпы 35 % твёрдого [45].
На рис.1.2. показаны схемы концентраторов с водяным разрыхлением постели. Концентратор представляет собой центрифугу, снабженную устройством для подачи ожижа-ющей воды. По периметру обогатительного конуса размещены кольцевые. углубления с отверстиями для подачи воды. Это создает «кипящий» слой материала в зоне обогащения. Частицы золота, попадая в кольцо, вытесняют более легкие минералы и занимают их место. Ожижающая вода подается в конус через вал ротора. Практика применения данных концентраторов подтвердила их высокую эффективность. При обогащении золоторудного сырья. Извлечение гравитационного золота достигает 70–90 %. Содержание золота в концентрате составляет 0,5 – 100 кг/т [46]. На рис.1.3. представлена схема опытно-промышленной установки для извлечения золота из россыпей с помощью центробежного концентратора.
Схема центробежного концентратора практике золотодобычи отработаны два с водяным разрыхлением постели способа обогащения песков - шлюзовой и центробежный. Шлюзы, несмотря на простоту и надежность, принципиально не могут эффективно улавливать тонкое золото. Центробежные концентраторы требуют тщательной подготовки материала по крупности, наличия чистой воды для ожижения, достаточно сложны по конструкции и дороги. Кроме того, способ ожижения постели водой по принципу кипящего слоя, используемый в данных аппаратах, ограничивает возможности сепа-рационного процесса из-за перемешивания частиц в рабочей зоне. Это требует узкой классификации питания и строгого выдерживания давления ожижающей воды. В противном случае имеет место вынос тонкого, пластинчатого или чешуйчатого золота, поскольку разделение минеральных частиц идёт не по плотности, а по равнопадаемости.
Схем цепи аппаратов опытной установки для извлечения золота из россыпей В этой связи представляется, что шлюзы и центробежные концентраторы должны быть не основными аппаратами промывки, а отдельными составляющими технологической схемы промывочного прибора. Основу технологии обогащения россыпей должны составлять отсадочные машины и концентрационные столы. Процессы обогащения на этих аппаратах за многие годы хорошо изучены и отработаны. В связи с постоянным ухудшением качества сырьевой базы и увеличением доли труднообогатимых россыпей нужны промприборы с более, развитыми схемами обогащения на основе традиционно применяемых и новых современных гравитационных аппаратов.
Вывод формул для расчёта магнитного поля системы двух магнитов
В уравнениях движения минеральных частиц в мокрых магнитных сепараторах силу сопротивления среды обычно учитывают формулой Стокса. Это спра ведливо для лёгких и тонкозернистых частиц медленно движущихся в режиме ламинарного обтекания, когда значения чисел Рейнольдса (Re) составляют менее 1. В остальных случаях кроме вязкостного необходимо учитывать и гидродинамическое сопротивление среды. Для этого целесообразно использовать эмпирическую зависимость коэффициента сопротивления от чиcел Рейнольдса, экспериментально полученную Рейлеем (рис. 2.16).
При малых числах Рейнольдса (Re 1), коэффициент сопротивления апроксимиру-ется выражением = 3 / Re. При увеличении чисел Рейнольдса использование данного выражения приводит к увеличению разницы между фактическим коэффициентом сопротивления и расчётным. Например, при Re = 1000, как видно из графика, значение фактического коэффициента сопротивления, (установленного экспериментально), от расчётного по формуле Стокса отличается почти в 14 раз. Тогда расчётная скорость частиц будет отличаться от фактической в 6–14 раз, в зависимости от того, как считать силу сопротивления - (1 + 9/ Re) [76-77]. В настоящей работе предлагается использование пропорциональной квадрату или первой степени скорости движения частиц. Известные апроксимации кривой Рейлея на разных участках показывают, что в широком диапазоне средних чисел Рейнольдса, (1-3000) коэффициент сопротивления () достаточно точно описывается формулой: = 0,115 данного выражения для аналитических расчётов движения частиц в мокрых магнитных сепараторах.
Рассмотрим силы, действующие на частицу, движущуюся в направлении магнитной силы (Fm)). Этому движению препятствуют гравитационная сила Fg, сила сопротивления Fc и сила инерции массы среды, присоединенной к частице Fч. Результирующая сила F определяется уравнением:
В результате аналитического решения дифференциального уравнения получено выражение, связывающее переменные L и Re. Это позволяет рассчитать и построить траекторию движения минеральных частиц в рабочей зоне магнитного сепаратора [78-80]. Для этого одним из известных расчётных или экспериментальных методов необходимо определить величину магнитной силы в разных точках вертикальной оси Y с постоянным интервалом (Ау). Затем для каждого интервала по формуле (2.53) вычислить среднюю ско рость вертикального перемещения частицы в каждой точке и среднее время прохождения каждого интервала.
Зная скорость горизонтального движения частиц (потока пульпы), время движения на каждом отрезке несложно вычислить горизонтальные координаты частицы и построить траекторию её движения. На рис.2.17 показан пример подобного расчёта. Как видно из графика, расчётные траектории частиц суще-Рис. 2.17. Расчётные траектории движения магнит- ственно отличаются. Это необходимо ных частиц с учётом вязкостного (б) и общего (а) сопротивления среды учитывать при математическом модели ровании магнитной сепарации частиц крупностью более 0,1мм.
Используя данное выражение, составлены программы расчета и выполнено моделирование движения частиц в процессе магнитной сепарации (рис.2.18). В соответствие с условиями принятой модели материал подают ленточным транспортером. Магнитные минералы притягиваются к барабану, перемещаются и в конце рабочей зоны отрываются от него. Немагнитные частицы перемещаются транспортером и разгружаются в соответствующий приёмник. Параметры расчетной модели: плотность магнитных частиц 7 г/см3; размер – 0,2 мм, средняя намагниченность частиц 100 кА/м; размер магнита 30х15 мм, индукция на поверхности магнита – 0,14 Тл, высота рабочей зоны 20 мм; скорость транспортера 5 см/с; угловая скорость барабана 0,5 об/с.
Как видно из рисунка, траектория соответствует началу движения вверх при значении координаты Х = -10 мм. Частицы достигают вращающегося барабана, затем повторяют траекторию его поверхности и отрываются в точке с координатами X = 10 мм. При увеличении скорости барабана отрыв происходит в точке Х= 20 мм.
При небольшой скорости барабана частицы после отрыва от его поверхности могут двигаться с отрицательной скоростью, перемещаясь в сторону магнита и снова попадая на барабан. В результате частицы будут накапливаться на барабане до тех пор, пока не произойдет экранирование ими магнитного поля.
В практике чаще встречается случаи, когда исходный материал в рабочую зону сепаратора подаётся вибролотком.. В работе сделана попытка учесть основные факторы, определяющие закономерности перемещения частиц в магнитных сепараторах вибролоткового типа. Ниже излагаются результаты данного этапа исследований.
Рассмотрим перемещение магнитных частиц в магнитном поле по дну вибрационного лотка, который совершает относительно неподвижной системы координат оЛ колебания под углом а (рис. 2.13) по синусоидальному закону, то есть , = А sin ю t. Пусть а, град (6,0); амплитуда колебаний А, м - (0,0005); частота ко Рис. 2.19. К расчёту движения ча- лебаний, п, 1/мин - (1200); сила магнитного поля 5 х стиц по дну вибролотка магнитного 11 3
Для немагнитных тяжёлых частиц ( т 5000кг/м3) это условие не выполняется, так как Zo = 1,2. Эти частицы будут скользить по дну лотка. Парамагнитные минералы плотностью 3500 кг/м3 будут "подпрыгивать", так как для этих частиц Zo = 0,50. Уравнения "полета" частиц (у 0) можно составить из системы (2) при FT = N = 0: Т. о. интервалы отрыва частиц характеризуются условием Zo 0,50, интервалы скольжения ограничиваются величиной параметра z: Zi+ = 0,16; Zi- = -0,43; Z+ = 0,08; Z- = -0,35.
Скоростная диаграмма перемещения слабомагнитной частицы по дну вибрирующего лотка Рассмотрим движение частицы, попавшей на дно вибролотка при ф = 1. Данный угол относится к интервалу П, на котором частица сразу же отрывается от дна кюветы. Для определения перемещения частицы относительно дна за период "полета" выпишем интегралы уравнений системы (2.64), полученные при начальных условиях:
Сепараторы для сухого обогащения золотосодержащих продуктов
Функции Кельвина и их производные табулированы, поэтому мощность N, потребляемая при движении частиц в ФМЖ, может быть вычислена по формуле (2.136) и (2.137), если известны параметры вибрационного поля (Ао, со), величины ц и р.
Воспользовавшись разложением функций Кельвина и их производных в ряды в окрестности точки хо = 0 и, ограничиваясь членами рядов порядка х и 1/хо окончательно получим: 1/2 1/2 N ж= =2 3/2а J1 (2.138) Как следует из (2.136), при увеличении амплитуды Ао пропорционально AQ возрастает и мощность N. Зависимость величины поглощаемой жидкостью мощности N от частоты колебаний со менее однозначная. В области низких частот (то есть при условии, что значения безразмерного параметра х0 -0) N A 0 СО Но при высоких частотах (XQ —»ОО) закон поглощения мощности меняется: N AQ СО3/2 (2.138). В конструкции разработанного МЖ-сепаратора уровень вибрации регулируют силой тока в катушках электромагнитов вибратора.
Избирательное прилипание приводит к тому, что числа адгезии (по Бузагу) достигают максимального значения при прилипании золотин к частицам одинаковой с ними смачиваемости [101]. Если смачиваемость оценивать величиной кажущейся энергией активации (W) [102], то к золотинам по смачиваемости наиболее близко подходит галенит, для которых W = (0,73-0,84)- Ю-12 эрг. Установлено, что для частиц самородного золота и галенита крупностью -250 мкм МЖ-сепарация индивидуальных частиц имеет место при величине виброускорения А со2 = (0,0408 - 0,0582)g.
С целью сокращения расхода ферроколлоида при МЖ-сепарации дроблённой руды разработан способ разделения минералов в комбинированной разделительной среде из воды и нерастворимой в ней ферромагнитной жидкости. Разделение частиц в данном случае происходит на границе раздела псевдоутяжелённой МЖ и воды [103-105]. Данный способ перспективен для предварительной концентрации руд и поэтому заслуживает особого внимания. Вопрос приобретает актуальность в связи с разработкой достаточно производительных конструкций тяжелосредных магнитожидкостных сепараторов с двуслойной средой [106,107] и, прежде всего, МЖ-сепаратора барабанного типа (рис.2.25). В следующей главе дается подробная информация о конструкции и технологических возможностях данного аппарата, созданного в процессе выполнения диссертации. Ниже излагаются результаты теоретических и экспериментальных исследований автора в связи с данной разработкой.
Рассмотренные выше физические особенности силового воздействия на тела в объеме МЖ относится к сухим минеральным частицам [108]. В практике МЖС, как будет показано далее, возможны случаи разделения влажных частиц с избытком влаги. Наличие гидратного слоя, водяной "рубашки" вносит в поведение частиц дополнительные эффекты, обусловленные влиянием поверхностного натяжения жидких фаз [109].
Частицы, смоченные водой, имеют способность слипаться. Это характерно и для влажных частиц помещенных в углеводородную магнитную жидкость. Водяная пленка, окружающая частицу, делает ее по отношению к магнитной жидкости несмачиваемой, то есть леофобной, так как углеводородные магнитные жидкости, на 80 90% состоящие из керосина, с водой не смешиваются. Леофобные частицы под воздействием молекулярных сил, некомпенсированных в поверхностных слоях гидратной оболочки, при столкновении слипаются. Не вдаваясь в теорию механизма слипания, учитывающего вероятность столк новения частиц, расклинивающее давление прослойки несущей среды и прочие факторы, определим лишь силу сцепления мокрых частиц в объеме МЖ слипшихся до попадания в магнитную жидкость.
Рассмотрим агрегат из двух мокрых частиц, плавающих в магнитной жидкости с эффективной плотностью по величине промежуточной между плотностью легкой и тяжелой частицами (рис. 2.26 б). Предположим, что разность в плотности частиц агрегата обеспечила ему вертикальную ориентацию в объеме МЖ.
Сила сцепления частиц в агрегате складывается из сил поверхностного натяжения водной оболочки и магнитной жидкости (Fп.н.), а также сил гидростатического сжатия (Fг.с.), обусловленных разностью выталкивающих сил, действующих на каждую из частиц агрегата из-за наличия несвободных поверхностей у частиц в месте их слипания. Для определения указанных сил необходимо знать толщину водной оболочки (8) и диаметра “пятна” (Dc), то есть средний диаметр плоскости соприкосновения частиц. Для шарообразных тел равного диаметра данные параметры могут быть определены из геометрических соображений по формулам: 5 = 0,5[0,13Врг +1000 -1] , (2.139) Dc= 2 18D+0,755, (2.140) где В - влажность частиц в долях от их массы; рТ - средняя плотность частиц агрегата. Тогда составляющие сил сцепления будут: Fп . н . = 2TZRG = лОсож-ж (2.141) FТ . С . = npg2R2h = 0,5тгр эgKnDD2c (2.142) где сгж-ж - суммарный коэффициент поверхностного натяжения воды и МЖ («0,01 н/м); h = KhD - глубина погружения агрегата (плоскости слипания). Сила сцепления влажных частиц количественно соизмерима с силой их магнитного взаимодействия. Рис.2.27. К расчету минимальной крупности частиц, разделяемых на границе раздела вода-ферромагнитная жидкость Рассчитаем крупность, меньше которой мокрые частицы в магнитной жидкости разделяться не будут. Диаметр плоскости слипания в данном случае следует принять равным 25 % диаметра частиц (Dc = 0,25D), что вытекает из размеров, формы и толщины водной пленки у частиц в реальных условиях МЖС. Разделяющий агрегат силой является разность веса тяжелой и легкой частиц Fр = Vч(pт2 - pт1)g. Сопоставив разделяющие и силы сцепления, получим уравнение прочности агрегата: Fp = Fпн + Fгс , которое в развернутом виде выглядит так: — (РТ2 -Рїі) = 0,57Куж жО + 0,5кРэ8Кч(0,25О) 2 . (2.143) Решая это уравнение относительно D, получаем интересующую нас минимальную крупность частиц
Для МЖС-сепарации мокрых частиц кварца и касситерита согласно (2.144) нижний предел крупности будет составлять 0,9 мм, для кварца и золота - 0,5 мм. Для минеральных сростков с меньшей разницей в плотности, например 600 кг/м3 предельная крупность мокрых частиц составит 6,5 мм. При проведении расчетов принималось рэ = 2800 кг/м3; ож.ж = 0,01 н/м, Кп = 1. Расчетные данные достаточно близки к результатам практической МЖС.
Представляет интерес расчет крупности одиночной мокрой частицы, плавающей на поверхности неутяжеленной ферромагнитной жидкости (рис. 2.26). Это позволит определить предельную для магнитожидкостной сепарации крупность мокрых частиц в идеальных для разделения условиях, то есть без эффектов агрегации частиц, ухудшающих условия сепарации.
Сепарационные комплексы для доводки богатых гравиоконцентратов
Для предварительной концентрации руд перед измельчением используют разницу в плотности рудных и породных минералов, применяя процесс разделения в тяжёлых суспензиях [146]. Однако по вязкости и устойчивости более совершенными разделительными средами являются псевдоутяжелённые магнитные коллоиды, применяемые в магнитожид-костных сепараторах [147]. Применению МЖС в операциях предконцентрации руды препятствуют большой расход ферроколлоидов и низкая производительность МЖ-сепараторов. Для решения указанных проблем разработана конструкция барабанного МЖ-сепаратора с двухслойной разделительной средой.
Схема барабанного МЖ-сепаратора представлена в предыдущей главе. На рис. 3.25 показан общий вид лабораторной модели данного аппарата. В этом аппарате реализуется метод сепарации минералов в ферромагнитных коллоидах, который может быть наиболее успешно использован для предварительного обогащения золотосодержащих руд.
В данном аппарате рабочий слой ферроколлоида окружён водой. Сепарация минеральных частиц происходит как на границе раздела жидкостей, так и в объёме ферроколлоида. В балансе сил, разделяющих частицы, участвуют гравитационные, магнитные и силы поверхностного натяжения жидкостей. Режим сепарации регулируется напряжённостью магнитного поля и концентрацией ферроколлоида.
Сепаратор включает: разделительную камеру - 1, делительную перегородку - 2, магнитопровод - 3, магниты - 4 с полюсами - 5, питатель - 6, слой магнитной жидкости -7, окружённый водой - 8. Исходный материал подают в верхний межпоюсный зазор. Легкие частицы остаются плавать на границе раздела воды и магнитного коллоида тяжёлые -тонут на дно рабочей зоны. По мере вращения магнитной системы происходит самопроизвольная разгрузка частиц. Падающие в воде по разным траекториям частицы разделяются перегородкой 7 и направляются в разгрузочные устройства.
Повышение производительности МЖС в предлагаемой конструкции обусловлено поперечным движением материала в рабочих зазорах, неограниченной их длиной и количеством. Разделяемые частицы проходя через слой воды становятся лиофобными по отношению к магнитной жидкости, что резко сокращает её расход.
Предварительную оценку эффективности сепарации дроблённого материала осуществляли на лабораторной модели одноканального МЖС ( рис2.25) с висящим между полюсами магнитов слоем МЖ. Сепарация минералов осуществляется по принципу “гравитационного решета” - легкие минералы остаются на поверхности слоя МЖ, тяжелые -проваливаются через ее слой. Сепаратор был изготовлен с магнитной системой из 16 постоянных магнитов (30 х 15 х 30 мм) из высококоэрцитивного сплава (неодим-железо-бор), смонтированных в П-образную систему. Магнитная индукция в узкой части межполюсного зазора шириной 25 мм достигала 0,35 Тл; эффективная плотность МЖ намагниченностью 8 кА/м по длине зазора изменялась от 3,5 до 2,5 г/см3.
Сепарировали искусственную смесь доломита с пиритом разной крупности. Установлено, что при уменьшении крупности частиц от 10 до 3 мм эффективность МЖ-се-парации Е=0,5(si + гі) снижается с 95 до 30 % (єі,2 - извлечение легких и тяжелых частиц в собственные продукты). Резкое снижение эффективности сепарации наблюдали при крупности минералов менее 5 мм. Таким образом предобогащению руды должно предшествовать удаление этого класса грохочением.
Испытание барабанного МЖ-сепаратора проводили на лабораторной модели, созданной на базе постоянных магнитов из сплава редкоземельных металлов «неодим-железо-бор». Магнитная система модели включала 4 рабочих зоны, шириной от 2 до 6 см и высотой 5 см, расположенных на барабане диаметром 10 см и длиной 15см.
Полученные данные подтверждают вывод о высокой эффективности предварительного обогащения руды с помощью разработанного устройства: при выходе легкой фракции на уровне 50 % потери металлов составляют не более 4–6 %, а качество руды увеличивается в 1,8 раза. Расход ферромагнитной жидкости, составил 35 г/т, что вполне приемлемо для промышленной практики обогащения.
Альтернативным вариантом барабанному МЖ-сепаратору для предконцентрации руд может быть многоканальный МЖ-сепаратор (рис 3.26).
Производительность данного аппарата определяется количеством пар полюсов магнитной системы, которое в данном случае может быть достаточно большим для создания сепараторов промышленного масштаба.
Для проверки результатов теоретических расчетов эффективности сепарации минералов в поле магнитных и центробежных сил разработана и изготовлена экспериментальная модель центробежного магнитожидкостного сепаратора (рис 3.27).
Сепаратор представляет собой центрифугу рис.(2.23), состоящую из сепарационной камеры c кольцевыми рифлями внутри из магнитомягкого материала 1, на которой установлены постоянные магниты 2. Ротор 3 сепарационной камеры с ферромагнитной жидкостью 4; имеет привод вращения 5 от электродвигателя. Установка оснащена загрузочным приспособлением 6 и разгрузочным приспособлением-крышкой 7.
Исходное сырьё питающим устройством 6 подают на поверхность рабочего слоя ферромагнитной жидкости 4, находящейся внутри вращающегося ротора 3. Попадая на поверхность МЖ минеральные частицы за счёт действия центробежных и выталкивающих магнитных сил разделяются по плотности. Регулировкой скорости вращения сепарацион-135 ной камеры и интенсивности магнитной силы, определяемой положение магнитов и концентрацией МЖ, создаются условия для разделения частиц. Тяжёлые частицы отжимаются к стенкам чаши. Легкие частицы выносятся через край сепарационной камеры, попадая в разгрузочное приспособление. Кольцевые рифли усиливают воздействие магнитного поля и не позволяют осевшим и прижатым к стенкам чаши центробежным полем частицам подниматься вверх. Разгрузку тяжелой фракции осуществляют периодически по мере заполнения пространства между рифлями, для чего прекращают подачу питания, останавливают вращение, снимают крышку и чашу, с находящейся в ней тяжелой фракцией и магнитной жидкостью.
Испытания лабораторной модели центробежного МЖ-сепаратора на исскуственных минеральных смесях крупностью 1 мм показали достаточно высокую его эффективность. Это послужило основанием для технологических испытаний сепаратора на пробах золотосодержащих руд и продуктов разного качества. Результаты испытаний подробно изложены в 4-ой и 5-ой главах.