Введение к работе
Актуальность работы. Анализ развития добычи и разведки золота за последние 25 лет показывает, что активно проявляются тенденции к увеличению добычи золота. В настоящее время доизвлечение из хвостов обогащения мелкого и тонкого золота (МТЗ) очень рентабельно, поскольку за последние пять лет цена на золото выросла в три раза. Месторождения, содержащие МТЗ, являются новым видом сырья, для которого эффективной схемы обогащения не существует. Поэтому необходимо переходить к новым процессам и аппаратам, которые позволяют извлекать драгметаллы мелких и тонких классов крупности, и к новым экологически безопасным технологиям, т.е. основой для решения проблемы прироста продукции золотодобычи должно стать создание новых техники и технологии для повышения извлечения МТЗ.
Цель работы – разработка эффективного способа и устройства для максимально полного извлечения мелкого и тонкого золота из хвостов шлиходоводки на основе вибрационно-гравитационной концентрации.
Идея работы заключается в создании оптимальных гидродинамических условий для сегрегации золотосодержащих частиц по плотности и крупности в горизонтальном кольцевом зазоре, расходящемся от центральной точки питания при наложении восходящего потока воды и вертикальных вибраций для повышения извлечения МТЗ.
Задачи исследования:
Установить закономерности процесса сегрегационной перколяции частиц золота в горизонтальных массопотоках, подверженных вертикальным вибрациям и подачей снизу воды.
Разработать математическую модель процессов, происходящих на вертикальном, горизонтальном и вибрационно-промывочном участке концентратора.
Создать опытную конструкцию вибрационно-гравитационного концентратора на основе его математической модели.
Экспериментально оценить технологические и технико-экономические возможности практического применения вибрационно-гравитационного концентратора.
Методы исследований:
химические, гравитационные, магнитные методы анализа исходных материалов и продуктов разделения;
математическое моделирование процесса сепарации в лабораторных условиях;
анализ результатов, полученных в ходе лабораторных испытаний с использованием компьютерной обработки в современных программах типа Statistica, SolidWorks, Ansys и др.
Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
1. Разработан процесс и установлен механизм извлечения мелкого и тонкого золота с использованием вибросегрегационной сепарации в условиях турбулентной диффузии частиц разной крупности и плотности при последовательном вертикальном, криволинейном, а затем и горизонтальном расширяющемся движении слоя исходного продукта в поле движущих гравитационных и вибрационных сил.
2. Разработана математическая модель процесса вибрационно-гравитационной концентрации мелкого и тонкого золота, состоящая из уравнений динамики движения частиц под действием гидростатических, гидродинамических и вибрационных сил при вертикальном, криволинейном и расширяющемся горизонтальном движении пульпы из частиц минералов, в заданном интервале соотношений их размеров и плотности.
3. Установлены закономерности процесса вибросепарации и предложена новая конструкция лабораторного вибрационно-гравитационного концентратора, отличающаяся тем, что на нижней поверхности рабочего пространства выполнены углубления для концентрации тяжелой фракции, а дно углублений имеет перфорационные отверстия для подачи разрыхляющей воды, обеспечивающие турбулентную диффузию частиц разной крупности и плотности в процессе сепарации.
4. Разработана технология доизвлечения МТЗ из отвальных продуктов золотодобычи при шлиходоводке на основе процесса вибрационно-гравитационной концентрации, включающая операции грохочения, концентрации на шлюзе мелкого наполнения, сушку, магнитную сепарацию, электромагнитную сепарацию, феррогидростатическую сепарацию и вибрационно-гравитационную концентрацию хвостов ФГС.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются:
аналитическими и экспериментальными исследованиями, проведенными в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях;
многократным дублированием основных экспериментов, усреднением экспериментальных данных, использованием теории вероятностей и математической статистики;
сходимостью разработанных конструктивных и технологических параметров вибрационно-гравитационного концентратора, полученных аналитическим методом, с данными практики, расхождение не превышает 15%;
сходимостью расчетных значений, полученных из аналитических зависимостей, с экспериментальными данными - расхождение между ними укладывается в доверительный интервал с вероятностью 0,90.
Для контроля эффективности процесса применялись минералогический, гранулометрический и другие методы анализа продуктов обогащения, математические методы расчёта скоростей и давлений. Данные обрабатывались с использованием современных компьютерных программ.
Научное и практическое значение работы.
-
Установленные механизм и закономерности процесса вибрационно-гравитационной концентрации (ВГ-концентрации) развивают теорию гравитационного обогащения золотосодержащих продуктов в криволинейном и горизонтальном потоках
-
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны процесс и аппарат вибрационно-гравитационной концентрации для извлечения МТЗ из шлихов и отвальных продуктов. Разработана конструкция вибрационно-гравитационного концентратора (ВГК) и опробована в лабораторных условиях на промпродукте и хвостах золотосодержащих руд. Показано, что применение технологической схемы доводки шлихового продукта повышает извлечение золота на 0,55%. Подана заявка на патентование изобретения № 201214176.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на научных конференциях «Неделя горняка», (МГГУ 2011 и 2013 гг.), «Конгресс обогатителей стран СНГ» (Москва 2013г), на семинарах кафедры «Обогащение полезных ископаемых» МГГУ(2011-2013гг).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, из них 3 – в изданиях, входящих в список, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Объём диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 83 наименований, содержит 30 рисунков и 5 таблиц.
