Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение эффективности обогащения золотосодержащего сырья на основе тонкослойной магнитогравитационной сепарации

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности обогащения золотосодержащего сырья на основе тонкослойной магнитогравитационной сепарации"

На правахрукописи

ЕВТУШЕНКО Михаил Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ

ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ТОНКОСЛОЙНОЙ МАГНИТОГРАВИТАЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ

Специальность 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в ОАО «Грант» и Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)

Научный руководитель:

докт. техн. наук

Вигдергауз Владимир Евелевич

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Кармазин Виктор Витальевич

канд. физ.-мат. наук, ст.научн.сотр. Бунин Игорь Жанович

Ведущая организация:

Центральный научно-исследовательский

геолого-разведочный институт цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ)

Защита состоится " и ю и $ 2004 г. в м час. О О мин. на заседании диссертационного совета Д 002.074.01 в Институте проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: 111020, Москва, Крюковский тупик, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем комплексного освоения недр РАН

Автореферат разослан "_"_2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд.техн. наук

«Л

Шрадер Э.А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное развитие золотодобывающей отрасли России происходит в условиях истощения минерально-сырьевой базы россыпного золота. Прежде всего это сказывается на деятельности средних и малых предприятий, доля которых в структуре отрасли составляет более 85 %. Испытывая нехватку в объемах переработки, большинство из них вынуждено переходить на разработку месторождений, характеризующихся повышенным содержанием мелкого и тонкого золота - кор химического выветривания, косовых и прибрежных россыпей, эфельных отвалов ранее отработанных россыпей.

Освоение данных месторождений в основном осуществляют гравитационными методами по развитым схемам обогащения с использованием шлюзов глубокого и мелкого наполнения, отсадочных машин, винтовых и центробежных сепараторов. Особенностью данных схем является повышенный выход черновых концентратов. Более 90 % золота в них находится в свободном виде. Поэтому их обогащение целесообразно проводить гравитационными методами. Учитывая тенденцию снижения крупности и содержаний золота в исходном сырье, вопрос эффективного обогащения черновых концентратов становится достаточно актуальным.

Для наиболее полного и глубокого гравитационного извлечения золота при обогащении черновых концентратов необходимо использовать магнитогравитационную (МГ) сепарацию - разделения немагнитных материалов по их удельным весам в жидкостях, обладающих магнитными свойствами и размещенных в неоднородном магнитном поле. Однако существующие МГ сепараторы не обеспечивают высокопроизводительного и эффективного обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей процесса магнитогравитационного обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм и повышение его эффективности.

Идея работы заключается в оптимизации условий магнитограви-тационного обогащения материалов, содержащих тонкое золото крупностью менее 0,25 мм, для разработки аппаратов и технологии глубокого гравитационного обогащения гравитационных золотосодержащих концентратов.

Методы исследований, использованные в работе: измерение магнитного поля в рабочей зоне МГ сепараторов; пьезометрическое определение виброскорости сепарационной камеры МГ сепаратора; расчет магнитных полей в рабочих зонах

и физического моделирования процессов разделения материалов в МГ сепараторах; лабораторные и промышленные эксперименты по МГ разделению золотосодержащих материалов; математические методы обработки экспериментальных данных.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Процесс магнитогравитационного разделения в объеме псевдо-утяжеленной магнитной жидкости осуществляется в условиях стесненного падения частиц тяжелых минералов, что сказывается на эффективности их извлечении, особенно при крупности обогащаемого материала менее 0,25 мм.

2. Взаимодействие сепарируемых частиц в процессе магнитограви-тационного обогащения обусловлено воздействием на них локальных выталкивающих сил, возникающих в приконтактных с частицами слоях намагниченной магнитной жидкости из-за искажений магнитного поля, вносимых частицами.

3. Для повышения эффективности магнитогравитационного обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм процесс разделения необходимо проводить в тонком слое сепарируемого материала на поверхности псевдоутяжеленной магнитной жидкости.

Научная новизна.

На основе теоретических и экспериментальных исследований определены траектории движения частиц в процессе МГ разделения и выявлены причины неэффективного МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм, заключающиеся в том, что осаждение частиц золота в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости происходит в условиях стесненного падения при взаимодействии с частицами легкой фракции разделения. Для преодоления выявленных недостатков разработан процесс тонкослойной МГ сепарации на поверхности псевдо-утяжеленной магнитной жидкости, минимизирующий траекторию движения частиц тяжелых минералов в концентрат сепаратора и взаимодействие между частицами сепарируемого материала.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается:

- соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований траекторий движения частиц сепарируемого материала в зоне разделения МГ сепараторов;

- согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований магнитного поля вблизи немагнитных тел, размещенных в намагниченной магнитной жидкости;

- положительными результатами лабораторных и промышленных испытаний процесса тонкослойного МГ разделения.

Практическое значение работы.

Разработаны новые способы МГ разделения, которые позволяют эффективно и производительно обогащать золотосодержащие материалы крупностью менее 0,25 мм, что обеспечивает возможность проведения глубокого гравитационного обогащения золотосодержащих гравитационных концентратов.

Определены технологические режимы тонкослойного МГ разделения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм.

Показано, что при обогащении хвостов доводки гравитационных концентратов золотоизвлекательных фабрик использование тонкослойной МГ сепарации позволяет осуществить наиболее полное гравитационное извлечение свободного золота.

Показана возможность использования МГ сепараторов в качестве анализаторов свободного золота, присутствующего в материале.

Реализация работы.

Разработан опытный образец тонкослойного МГ сепаратора МГС-П6, испытания которого проводились в ООО «НПП Северо-Восток Экология» (Магаданская область), в старательской артели «Мираж» (Магаданская область) и на материалах золотоизвлекательных фабрик АОЗТ «Руда» (Чукотский АО) и ЗАО «Нелькобазолото» (Магаданская область). Также, сепаратор МГС-П6 был использован при технологическом аудите в старательских артелях «Полевая» (Магаданская область), «Чайбуха» (Чукотский АО), «Прииск Дражный» (Красноярский край), Горной компании «Кызык-Чадр» (Республика Тува), ОАО «Золоторудная компания «Ветренское-2» (Магаданская область).

Апробация результатов работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на 9-ой международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (Плес, 2000), на 3-ем конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2001), на Плаксинских чтениях (Екатеринбург, 2001), на Неделе горняка (Москва, 2003,2004).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных научных работах, в том числе в двух патентах РФ.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Диссертация включает: МО страниц текста, 33 рисунка, 9 таблиц, 3 приложения и список литературных источников из 102 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Современное состояниеметода магнитогравитациошюго обогащения и постановка задач исследований.

Истощение сырьевой базы россыпного золота приводит к повышению перспективности освоения месторождений с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота. В работах И.Н. Плаксина, В.В. Кармазина, Г.В. Седельниковой, В.П. Мязина, К.В. Федотова и других исследователей рассмотрены различные технологии разработки данных месторождений. Однако в настоящее время их освоение, как правило, проводят гравитационными методами, сопряженными с повышенным выходом черновых концентратов. Работы А.Б. Солоденко, Е.В. Гуляихина, В.Н. Губаревич и других показывают, что МГ обогащение является одним из наиболее эффективных способов гравитационного обогащения золотосодержащих гравитационных концентратов.

Метод МГ обогащения, разработкой которого занимались У.Ц. Андрее, Г.М. Бунин, А.И. Берлинский, Р.Д. Смолкин и другие, основывается на пондеромоторном воздействии намагниченной среды разделения (магнитной жидкости) на размещенные в ней немагнитные тела. Намагничивание магнитной жидкости в неоднородном магнитном поле МГ сепаратора приводит к повышению напряженности поля массовых сил, воздействующих на нее. В результате этого повышается градиент давления в жидкости. Данное явление можно рассматривать как псевдоутяжеление магнитной жидкости и, регулируя силу магнитного поля, использовать его для разделения немагнитных материалов по их удельным весам. Для создания неоднородного поля в МГ сепараторах как правило используют магнитные системы с полюсами гиперболического профиля или с V-образным межполюсным зазором.

Эксплуатация МГ сепараторов на различных золотодобывающих предприятиях показывает, что в них достигается 97 -5- 98 %-ное извлечение свободного золота при получении концентратов с содержанием золота не менее 50 %. Однако существующие МГ сепараторы не обеспечивают производительного и эффективного обогащения материалов крупностью менее 0,25 мм. Это обосновывается теоретическими расчетами минимальной крупности извлекаемого золота, которая составляет ~ 0,1 мм. Но в работах А.А. Шишкова и В.А. Солоденко приводятся результаты, показывающие, что золото крупностью менее 0,1 мм МГ сепарацией извлекается, хотя и с большими потерями. На основании этого можно заключить, что процесс МГ разделения материалов крупностью менее 0,25 мм является недостаточно изученным и в результате этого проводится в неоптимальных условиях.

Сделанные выводы определяют следующие задачи исследований: изучение особенностей МГ обогащения материалов крупностью менее 0,25 мм и выявление причин неэффективного извлечения золота данной крупности; определение оптимальных условий проведения МГ разделения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм и разработка на их основе опытного образца МГ сепаратора.

Особенности процессовразделениямагнитогравитациоиныхсе-параторов.

Псевдоутяжеление магнитной жидкости описают «дополнительной» выталкивающей силой пропорциональной намагниченности магнитной жидкости и градиенту магнитного поля и противоположно направленной gradH. Учитывая, что направление gradH в общем случае может не совпадать с направлением гравитационного поля, то будет иметь горизонтальную, продольную и вертикальную составляющие. Вертикальная составляющая совместно с силой Архимеда будут определять величину выталкивающей силы псевдоутяжеленной магнитной жидкости, а горизонтальная и продольная будут оказывать влияние на траектории движения частиц в ее объеме.

Расчет полей магнитных систем с полюсами гиперболического профиля и с ^образным межполюсным зазором, проведенный в плоскопараллельном приближении, показывает, что величина их напряженно-

к и А - постоянные, зависящие от граничных условий. Из этого следует, что в данных полях величина напряженности будет постоянной на окружностях с центром в начале координат и, значит, в любой точке межполюсного зазора МГ сепаратора с полюсами гиперболического профиля gradH будет направлен по лучу, выходящему из начала координат и проходящему через эту точку, а в МГ сепараторе с ^образным межполюсным зазором, наоборот, по лучу, выходящему из точки и проходящему через начало координат. Из этого следует, что горизонтальная составляющая

соответственно, должна осуществлять поперечное перемещение сепарируемых частиц в сторону центральной плоскости межполюсного зазора и от нее к стенкам сепарационной камеры.

Для проверки этого в поперечном сечении экспериментального МГ сепаратора с полюсами гиперболического профиля и в сепараторе МГС-

стей определяется выражениями

где

ПЗ с ^образным межполюсным зазором измеряли вертикальную и горизонтальную составляющие магнитной индукции и расчетным путем определяли положения ее изолиний (рис. 1). Анализ их форм и расположений подтверждает, что в зонах разделения рассмотренных МГ сепараторов gradH в общем случае направлен, соответственно, от центральной плоскости межполюсного зазора и к ней.

Влияние горизонтальной составляющей оценивали по траек-

ториям движения сепарируемых частиц. Их определение в МГ сепараторе с полюсами гиперболического профиля проводили следующим образом. На дне его сепарационной камеры вдоль всей зоны разделения устанавливали приемный лоток, предназначенный для сбора частиц тяжелых минералов, осаждающихся по центру межполюсного зазора. При проведении экспериментов обогащаемый материал подавали по всей ширине поверхности рабочего объема магнитной жидкости. При существовании поперечного перемещения частицы сепарируемого материала должны были бы смещаться к центральной плоскости межполюсного зазора. По количеству материала в приемном лотке и вне его качественно оценивали траектории движения частиц тяжелой фракции. Для определения траекторий

Рис. 1 Распределение изолиний магнитной индукции (мТ) в рабочей зоне экспериментального МГ сепаратора с полюсами гиперболического профиля (а) и сепаратора МГС-ПЗ с У-образным межполюсным зазором (б)

движения частиц легких минералов использовали сетки-ловушки, фиксировавшие прохождение или непрохождение материала в местах установления ловушек. Проведенные эксперименты показали, что частицы и лег-

кой, и тяжелой фракции сепарируемого материала перемещаются к центральной плоскости межполюсного зазора. Причем с уменьшением крупности этот процесс усиливается.

В сепараторе МГС-ПЗ с помощью сеток-ловушек определяли траектории движения как частиц легкой фракции, так и тяжелой. Эксперименты показали, что движение частиц пирита в объеме среды разделения в сторону разгрузки и осаждение частиц киновари в концентрат сепаратора происходит вдоль стенок сепарационной камеры.

На примере разделения золотосодержащих материалов в сепараторе МГС-ПЗ изучали влияние поперечного перемещение частиц легкой фракции на процесс осаждение в концентрат сепаратора частиц тяжелой фракции. Для этого на дне сепарационной камеры вдоль всей зоны разделения устанавливали приемный лоток, улавливающий частицы золота, осаждавшиеся в области центральной плоскости межполюсного зазора. Золото, осаждавшееся вдоль стенок сепарационной камеры, скапливалось на ее дне вне лотка. Подачу материала осуществляли узким потоком по центру межполюсного зазора. Анализ движения частиц чистого золота крупностью - 0,25 мм + 0,074 мм показал, что они практически все (более 98 %) попадали в приемный лоток. Обогащение же искусственных золотосодержащих проб крупностью - 0,25 мм + 0,125 мм и - 0,125 мм + 0,074 мм показало, что определенное количество золота вместе с частицами легкой фракции перемещалось в пристеночные области сепарационной камеры. С уменьшением крупности и с увеличением производительности доля такого золота увеличивалась.

Из проведенных исследований следует, что из-за поперечного перемещения частицы тяжелых минералов в процессе своего осаждения вынуждены преодолевать поток частиц легкой фракции, сконцентрировавшихся в узких областях и двигающихся в сторону разгрузки. Это позволяет считать, что при МГ обогащении золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм осаждение частиц золота происходит в условия их стесненного падения. Тогда одной из причин низких производительно-стей эффективного МГ обогащения материалов, содержащих золото крупностью менее 0,25 мм, является медленное осаждение последнего в потоке частиц легких минералов.

Выявленное перемещение частиц золота может происходить из-за их механического захвата перераспределяющимся материалом легкой фракции или из-за их взаимодействия с ним. Учитывая, что при механическом захвате эффективность извлечения золота должна зависеть только от длины зоны разделения и времени разделения в сепараторе МГС-ПЗ изучали распределение выделяющегося при обогащении золота. Для этого на дне сепарационной камеры устанавливали перегородки, разбивающие

рабочую зону сепаратора на четыре равные секции. Эксперименты проводили на искусственных золото-кварцевых пробах крупностью - 0,25 мм + 0,1 мм и золото-пиритных пробах крупностью - 0,1 мм + 0,044 мм. Обогащение проводили в неоптимальных режимах, заведомо обеспечивающих потери золота. Эксперименты показали, что распределение имеет экспоненциальный характер (рис. 2). Основное количество золота осаждается в первых двух секциях. При этом золота в хвостах сепаратора значительно больше, чем в последней секции. Это означает, что удлинение зоны разделения не приведет к существенному повышению извлечения золота. Значит, движение частиц золота в пристеночные области проис-

Рис. 2. Распределение золота, извлеченного в сепараторе МГС-ПЗ из золото-кварцевых и золото-пиритных проб крупностью - 0,25мм + 0,1 мм (и) и-0,1 мм + 0,044 мм

ходит не из-за их механического захвата, а благодаря взаимодействию с частицами легкой фракции.

Существует мнение, что взаимодействие немагнитных сепарируемых частиц в процессе МГ обогащения можно рассматривать как взаимодействие тел, обладающих определенными магнитными свойствами. Последние либо наводятся в сепарируемых частицах при их размещении в намагниченной магнитной жидкости, либо приобретаются частицами за счет сорбции их поверхностями магнетита из магнитной жидкости. Но изменение магнитных свойств сепарируемых частиц не подтверждается

прямыми экспериментальными исследованиями. Это позволяет предложить следующий механизм взаимодействия частиц.

Размещение частиц в намагниченной магнитной жидкости приводит к перераспределению магнитного потока и возникновению в прикон-тактных с частицами слоях магнитной жидкости локальных gradB, которые порождают локальные выталкивающие силы , схожие по своей

природе с вышерассмотренными Г1)оп . В условиях уединенного тела компенсируют друг друга и суммарное их воздействие равно нулю. В случае же контакта двух частиц, например в направлении параллельном Н (по оси ОХ на рис. 3), силы Г10|. , действующие со стороны бесконтактной области, будут превосходить аналогичные силы, действующие в приконтактной области. В результате этого в данном направлении частицы будут прижиматься друг к другу. Несложно показать, что в направлении OY, частицы будет отталкиваться друг от друга.

У

%гасШ ^ %га4В Г,*

&ас!В Г™ &ас!В Р,

Рис. 3. Воздействие локальных выталкивающих сил на немагнитные частицы, размещенные в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости

Представленная модель взаимодействия частиц подтверждается измерениями магнитной индукции в окрестностях стеклянной палочки, размещенной в объеме магнитной жидкости в сепараторе МГС-ПЗ. Измерения показывают, что параллельно и перпендикулярно Н в приконтакт-ных с палочкой слоях магнитной жидкости действительно возникает gradB, направленный соответственно от палочки и к ней. Это подтверждает предположение, что взаимодействие частиц в процессе МГ обогащения определяется не приобретением ими магнитных свойств, а обу-

словлено воздействием на них локальных выталкивающих сил среды разделения

Таким образом, проведенные исследования позволяют заключить, что для эффективного МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм их разделение необходимо осуществлять при минимизации взаимодействия сепарируемых частиц, максимально добиваясь их свободного падения

Совершенствование метода магнитогравитационного обогащения.

Для создания условий свободного падения разделение частиц необходимо проводить при отсутствии их поперечного перемещения Для этого горизонтальная составляющая должна равняться нулю. Тогда в любой точке межполюсного зазора такой магнитной системы gradH должен быть направлен вертикально вниз.

Расчет искомого поля проводили через решение уравнение Лапласа методом Фурье. В плоскопараллельном приближении его можно описывать скалярным магнитным потенциалом

- некие постоянные, определяемые из граничных условий магнитной системы. Величина напряженности такого поля не зависит от координаты х

и, следовательно, gradH параллелен

оси OY. Форму полюсов магнитной системы определяют эквипотенциали

данного поля, описываемые функцией у = ±-^=1п- ^т-^

ык Асоь^кх + ВИпыкх

анализ показывает, что условия вертикальности будут выполняться при единственном значении что ограничивает возможность применения данной системы.

Анализируя механизм взаимодействия сепарируемых частиц и условия возникновения можно заключить, что для минимизации взаимодействия частиц их разделение необходимо проводить в магнитных полях с низкими напряженностями и в магнитных жидкостях с низкими намагниченностями. Для выполнения этого разделение необходимо проводить не в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости, как в МГС-ПЗ и других МГ сепараторах, а на ее поверхности в тонком слое сепарируемого материала

И\ = \gradV», | = Яе^У Ь2 + В2

Такое тонкослойное МГ (ТМГ) разделение имеет ряд преимуществ. Оно минимизирует траектории движения частиц тяжелых минералов в концентрат сепаратора, позволяет осуществлять более эффективную дезинтеграцию сепарируемого материала и существенно снижает требования к магнитным системам МГ сепараторов, поскольку ТМГ разделение определяется параметрами магнитного поля лишь в области расположения поверхности псевдоутяжеленной магнитной жидкости.

Для оценки эффективности ТМГ разделения золотосодержащих материалов был разработан экспериментальный сепаратор МГС-П6 (рис. 4).

Рис. 4. Тонкослойныймагнитогравитационный сепаратор МГС-Пб

Для минимизации взаимодействия сепарируемых частиц в сепараторе используется магнитная система с высоким gradH, собранная на постоянных магнитах и представляющая содой перевернутую П-образную систему. Измерение поля данной системы и построение ее изолиний индукции показало, что над центральными полюсами системы поле ослаблено (рис. 5). В результате этого на поверхности магнитной жидкости формируются два продольных канала, которые используются как зоны разделения. Для поддержания постоянного уровня магнитной жидкости в качестве ее рабочего объема используется максимально возможный объем жидкости, размещаемый в сепараторе.

Изучение возможностей тонкослойной магнитогравитацион-ной сепарации при обогащении золотосодержащих материалов.

Эксплуатационные режимы сепаратора МГС-П6 определяли экспериментально при плотности разделении 7-^8 г/см3. Эксперименты показали следующее.

Зависимость эффективности извлечения золота от степени дезинтеграции сепарируемого материала описывается возрастающими кривыми экспоненциального типа, имеющими горизонтальные асимптоты. Профили кривых определяются производительностью процесса, морфологией частиц золота и их крупностью. Пологие участки кривых соответствуют такой степени дезинтеграции, которая обеспечивает полное разрушение флокул, созданных благодаря взаимодействию сепарируемых частиц, и высвобождение из них частиц золота.

У, им

О 10 20 30 <0 50 60 Х.Ш1

Рис. 5. Распределение изолиний магнитной индукции (мТ) врабочей зоне сепаратора МГС-П6

При обогащении золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм для получения 90 ч- 95 %-ного извлечения золота производительность одного канала зоны разделения должна быть не более ~ 0,6 литров материала в час при наклоне сепаратора и виброскорости сепара-

ционной камеры не менее 4 мм/сек. При этом основное количество золота выделяется в зоне загрузки сепаратора, что свидетельствует о быстроте прохождения частиц золота в концентрат сепаратора. Сравнительные эксперименты по обогащению золотосодержащих проб крупностью - 0,125 мм + 0,074 мм в сепараторах МГС-ПЗ и МГС-П6, имеющих одинаковые по длине магнитные системы (~ 300 мм), показали, что в последнем осаждение золота происходит более «компактно» и за счет этого достигается более высокое извлечение: 96,1 % против 84,6 % (рис. 6).

Сепаратор МГС-П6 обладает невысокой производительностью. Однако использование дополнительных полюсов в его магнитной системе позволяет сформировать многоканальную поверхность разделения и рас-

сматривать данный сепаратор как прототип промышленного тонкослойного МГ сепаратора.

Производственные испытания сепаратора МГС-П6 проводили на различных золотодобывающих предприятиях.

При переработке хвостов шлихообогатительной фабрики прииска «Экспериментальный» в нем обогащали материалы хвостов и промпро-дуктов доводочного концентрационного стола СКО-0,5 с целью определения доли присутствующего в них свободного золота. Обогащение проводили при производительности 2 * 2,5 кг/час. Для оценки эффективности обогащения хвосты МГС-П6 дважды обогащали в сепараторе МГС-ПЗ с производительностью менее 0,5 кг/час, что обеспечивало ~ 90 %-ное извлечение золота при контрольном МГ обогащении. Эксперименты, результаты которых представлены в таблице 1, показали, что доля свободного золота, присутствующего в промпродуктах и хвостах СКО-0,5 составляла ~ 90 %.

Рис. 6. Распределение золота в сепараторахМГС-Пб иМГС-ПЗ

(*)

Золото в основном имело чешуйчатую форму или находящегося в составе агрегатов «сухой» амальгамы. Операционное извлечение сепаратором МГС-П6 свободного золота крупностью + 0,25 мм составило более 99 %, крупностью - 0,25 мм + 0,1 мм ~ 98 %, а крупностью - 0,1 мм ~ 92

Таблица 1

Обогащаемый материал Крупность, мм

+ 0,25 -0,25 + 0,1 -0.1

свободное золото сквозное извлечение золота свободное золото сквозное извлечение золота свободное золото сквозное извлечение золота

МГС-П6 МГС-ПЗ МГС-П6 МГС-ПЗ МГС-П6 МГС-ПЗ

промпро-дукты СКО-0,5 99,1 09 89,4 97,8 2,2 89,5 91,7 8,3 94,7

99,5 0,5 91,3 98,3 1.7 91,7 92,3 7,7 94,1

99.3 0,7 87,3 97,6 2,4 92,2 90,9 9,1 92,9

хвосты СКО-0,5 99,0 1.0 89,6 96,9 3,1 93,9 90,4 9,6 96,8

99.2 08 86,3 98,6 1.4 92,0 93,2 6,8 96,3

99.2 08 91.3 98,1 1,9 93,6 92,9 7,1 94,7

Для оценки возможности глубокого гравитационного обогащения гравитационных золотосодержащих концентратов в сепараторе МГС-П6 обогащали хвосты доводки гравитационных концентратов золотоизвлека-тельных фабрик месторождений «Ветренское» и «Коральвеем». Эксперименты проводили по следующей схеме. Немагнитную фракцию исходного материала классифицировали и по классам крупности + 0,25 мм, - 0,25 мм + 0,125 мм, - 0,125 мм + 0,074 мм и - 0,074 мм обогащали в МГС-П6 с производительностью 2,5 -г 3 кг/час. Хвосты МГ обогащения объединяли и после удаления из них магнитной жидкости измельчали в шаровой мельнице до получения не менее 90 % материала крупностью менее 0,1 мм. Измельченный материал обогащали на центробежном виброконцентраторе ЦВК-100. Количество золота, находящегося в концентратах МГС-П6 и ЦВК-100 и в хвостах ЦВК-100 определяли пробирным анализом.

Эксперименты показали, что ~ 70 % золота хвостов доводки является свободным и извлекается в концентрат МГС-П6. Измельчение его хвостов привело к раскрытию макросростков. При центробежном обогащении измельченного материала было извлечено еще 10 15 % золота. Анализ хвостов ЦВК-100 показал, что золото в них находится в виде микросростков с сульфидными минералами и не извлекается гравитационными методами. Содержание золота в хвостах 90 -5- 130 г/т. Полученные результаты показывают перспективность использования тонкослойной МГ сепарации для разработки технологии глубокого гравитационного обогащения гравитационных золотосодержащих концентратов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа результатов МГ обогащения различных золотосодержащих материалов установлено, что данный метод позволяет осуществлять наиболее полное гравитационное извлечение свободного золота из гравитационных золотосодержащих концентратов, однако существующие модели МГ сепараторов не обеспечивают эффективного и производительного обогащения материалов крупностью менее 0,25 мм.

2. Показано, что при разделении в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости частицы сепарируемого материала, взаимодействуя друг с другом, перемещаются поперек сепарационной камеры. В результате этого осаждение частиц тяжелых минералов осуществляется в условиях их стесненного падения в потоке сконцентрировавшихся частиц легких минералов, двигающихся в сторону разгрузки. Это сказывается на эффективности МГ разделения, особенно при крупности материала менее 0,25 мм. Взаимодействие сепарируемых частиц обусловлено воздействием на них локальных выталкивающих сил, возникающих в приконтактных с частицами слоях намагниченной магнитной жидкости.

3. Используя теоретические расчеты, получено уравнение, описывающее профиль полюсных наконечников магнитной системы, обеспечивающей условия свободного падения частиц сепарируемого материала в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости.

4. Установлено, что для минимизации взаимодействия сепарируемых частиц и для эффективного МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм разделение необходимо осуществлять на поверхности псевдоутяжеленной магнитной жидкости в тонком слое сепарируемого материала. Такое тонкослойное МГ разделение минимизирует траектории движения частиц тяжелых минералов в концентрат сепаратора и взаимодействие сепарируемых частиц, что повышает эффективность их разделения.

5. В результате экспериментальных исследований, выполненных на сепараторе МГС-П6, являющемся прототипом промышленного тонкослойного МГ сепаратора с многоканальной поверхностью разделения, определены режимы эффективного разделения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм: производительность одного канала зоны разделения не более 0,6 литров материала в час при виброскорости сепа-рационной камеры не менее 4 мм/сек.

6. При обогащении хвостов доводки гравитационных концентратов золотоизвлекательных фабрик месторождений «Коральвеем» и «Ветрен-ское» в сепараторе МГС-П6 и концентраторе ЦВК-100 было достигнуто 80 -г 85 %-ное извлечение золота, что свидетельствует о возможности раз-

работки технологии глубокого гравитационного обогащения всего объема гравитационного концентрата фабрик.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Евтушенко М.Б. Магнитогравитационное обогащение гравитационных золотосодержащих концентратов // Обогащение руд. - 1998. - №2. - С. 6-8.

2. Евтушенко М.Б. Способ магнитогравитационной сепарации // Патент РФ 2136380; Заявл. 28.08.98; Опубл. 10.09.99. - Бюл. №25.

3. Евтушенко М1Б. Использование магнитогравитационной сепарации при обогащении рудного золота // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 1999. - №5. - С. 36-38.

4. Евтушенко М.Б. Способ магнитогравитационной сепарации // Патент РФ 2144432; Заявл. 08.04.99; Опубл. 20.01.00. - Бюл. №2.

5 Евтушенко М.Б., Еремин В М., Ольховский A.M. Использование поверхностного эффекта при магнитогравитационной сепарации // Обогащение руд. - 2000. - №3. - С. 6-9.

6. Евтушенко М.Б. «Поверхностная» магнитогравитационная сепарация // Тезисы докладов 9-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям, г. Плес, 12-14 сентября 2000 г. -М.,2000.- т. 1.-С. 59-60.

7. Евтушенко М.Б., Вигдергауз В.Е. Возможности тонкослойной магнитогравитационной сепарации при обогащении золота // Научные основы и прогрессивные технологии переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья благородных металлов (Плаксинские чтения) / Труды Международного совещания (8-12 октября 2001г.). - Екатеринбург: Издательство АМБ, 2001. - С. 78-79.

8. Евтушенко М.Б., Вигдергауз В.Е. Магнитогравитационное обогащение на поверхности псевдоутяжеленной магнмтной жидкости // Тезисы докладов Ш-го Конгресса обогатителей стран СНГ. г. Москва, 20-23 марта 2001г. - М., 2001. - С . 87-88.

9. Евтушенко М.Б., Вигдергауз В.Е. Извлечение мелкого золота магнитогравитационной сепарацией в тонком слое // Горный журнал. -2002.-№8.-С. 80-82.

Лицензия ЛП № 21037 от 08 февраля 1996 г. Подписано в печать с оригинал-макета 26.05.2004 г. Формат 60x84 1/16. Бумага «Mega Copy Office». Печать офсетная. Набор компьютерный. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. заказ № 105.

Издание ИПКОН РАН 111020, г. Москва, Крюковский тупик, д. 4.

»10568

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Евтушенко, Михаил Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Современное состояние метода магнитогравитационного обогащения.

1.2. Физические основы процесса разделения материалов в псевдо-утяжеленных магнитных жидкостях.

1.3. Типовые магнитогравитационные сепараторы.

1.4. Магнитогравитационное обогащение золотосодержащих материалов.

1.5. Цель и задачи исследования.

2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ В МАГНИТО-ГРАВИТАЦИОННЫХ СЕПАРАТОРАХ.

2.1. Гидростатические условия разделения материалов в псевдо-утяжеленных магнитных жидкостях.

2.2. Аналитическое описание магнитного поля в межполюсных зазорах магнитогравитационных сепараторов.

2.3. Траектории движения сепарируемых частиц в зоне разделения типовых магнитогравитационных сепараторов.

2.4. Взаимодействие частиц в процессе магнитогравитационного разделения.

2.5. Выводы.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА МАГНИТОГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ И СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ МАГНИТОГРАВИТАЦИОННЫХ СЕПАРАТОРОВ.

3.1. Совершенствование структуры магнитного поля магнитогравитационного сепаратора.

3.2. Оптимизация условий процесса разделения материалов в маг-нитогравитационном сепараторе.

3.3. Разработка методов контроля магнитогравитационного обогащения.

3.4. Выводы. 106 4. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТОНКОСЛОЙНОЙ МАГНИ

ТОГРАВИТАЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ.

4.1. Определение оптимальных режимов обогащения в сепараторе МГС-П6.

4.2. Производственные испытания сепаратора МГС-П6.

4.3. Выводы. 123 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 124 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 126 ПРИЛОЖЕНИЯ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности обогащения золотосодержащего сырья на основе тонкослойной магнитогравитационной сепарации"

Развитие золотодобывающей отрасли является одним из путей подъема и стабилизации экономики России. Необходимость увеличения объемов золотодобычи диктуется требованием повышения золотовалютного запаса страны, высокими мировыми ценами на золото и возрастающими темпами потребления золота, существенно превышающими его производство.

Существенное влияние на развитие отрасли оказывает явно выраженная диспропорция в структуре добычи, запасов и прогнозных ресурсов коренных, россыпных и комплексных месторождений золота России. Она заключается в том, что в запасах и прогнозных ресурсах преобладает золото коренных месторождений, а основная его добыча на протяжении всей многолетней истории велась и ведется из россыпей. Так, в период активизации мировой и отечественной золотодобычи (1971 - 1993 гг.) из россыпных месторождений добывалось от 65 до 70 % от всего добываемого в стране золота [1], и только в последние годы из россыпей стали добывать золота меньше, чем из руд.

Такая активная разработка россыпных месторождений золота, невос-полняемая, к сожалению, должным приростом запасов, привела к истощению минерально-сырьевой базы россыпного золота, и разведанные его запасы в состоянии обеспечить существующий на сегодняшний день уровень добычи лишь на 10-ь 15 лет [2].

Другой особенностью отечественной золотодобычи является то, что более 75 % всего золота страны в настоящее время добывается примерно пятьюдесятью крупными предприятиями [3], осваивающими в основном рудные месторождения. Остальные же предприятия (более 91 %) являются средними и малыми и разрабатывают в основном россыпные месторождения. Поэтому истощение минерально-сырьевой базы россыпного золота прежде всего скажется на деятельности именно этих предприятий.

Вряд ли в складывающейся ситуации они будут ликвидированы, так как это приведет к таким негативным последствиям, как потеря рабочих мест в наиболее проблемных регионах России (в Магаданской области из 277 золотодобывающих предприятий малыми являются 271, а в Республике Саха (Якутия) из 86 - 79) и потеря более половины находящихся сейчас в эксплуатации балансовых запасов золота, так как на тех мелких месторождениях, где работают данные предприятия, никто другой работать не будет [4].

Испытывая нехватку в объемах переработки, большинство указанных малых предприятий, вероятно при государственной или региональной поддержке, вынуждены будут перейти на разработку объектов с повышенным содержанием золота, которое трудно извлекается гравитационными методами. Это мелкое и тонкое золото (крупностью менее 0,25 мм) и золото уплощенной формы. Такими объектами являются коры химического выветривания, косовые и прибрежные россыпи, эфельные отвалы ранее отработанных россыпей (техногенные месторождения), малые рудные месторождения.

Из перечисленного наиболее предпочтительными для переработки являются техногенные россыпные месторождения. Несмотря на то, что содержания золота в них достаточно низкие, их освоение может быть рентабельным в силу следующих причин: перехода старых бедных целиковых участков в разряд промышленных из-за снижения кондиций минерального сырья; наличия отвалов с большими содержаниями золота, образованных при разработке богатых участков несовершенными промывочно-обогатительными установками с большими технологическими потерями; повышения технологических показателей современного обогатительного оборудования. Освоенность территорий размещения эфельных отвалов, отсутствие необходимости в проведении вскрышных работ, легкая промывистость техногенных песков также делают данные объекты привлекательными для повторной переработки. Кроме того, по данным И.И. Ковлекова [5] и Б.И. Беневольского [6] запасы золота в техногенных месторождениях предположительно составляют от 18 до 57 % от всего ранее извлеченного россыпного золота.

Для эффективной переработки указанных объектов потребуется усовершенствовать или полностью изменить существующие технологии первичного обогащения золотосодержащего минерального сырья.

Так, по мнению различных исследователей [7,8] коры химического выветривания и техногенные месторождения можно эффективно перерабатывать методом кучного выщелачивания. Однако при всей перспективности данного метода реальное его применение при переработке указанных объектов будет существенно затруднено двумя факторами: повышенной глинистостью кор выветривания, многократно снижающей скорость фильтрации цианистых растворов, и низкими содержаниями золота в техногенных россыпях. По данным Б.И. Беневольского [6] в среднем они составляют 0,2 г/м3, а рентабельное кучное выщелачивание возможно лишь при содержаниях золота не менее 0,35 -г- 0,65 г/т и при объеме производства в несколько миллионов тонн [9].

Исходя из этого, с большой вероятностью можно полагать, что переработка указанных объектов будет осуществляться гравитационными методами и на оборудовании, эффективно извлекающем мелкое, тонкое и уплощенное золото.

Широко используемые в настоящее время шлюзовые промывные приборы типа ПГШ в этом случае будут мало эффективны, так как они способны уверенно улавливать лишь достаточно крупное и компактное золото [10]. Публикуемые же в печати результаты различных экспериментальных и исследовательских работ [11-14] показывают, что для эффективного извлечения трудно обогатимого золота в первичном обогащении помимо шлюзов необходимо использовать отсадочные машины, центробежные концентраторы или винтовые сепараторы.

Использование данного оборудования будет сопряжено с получением большого количества черновых концентратов с невысоким содержанием золота. Так, специалистами института Гинцветмет и ЗАО «Редцветмет» было показано, что при обогащении на центробежном концентраторе ЦК-300 хвостов текущей дражной добычи извлечение золота, теряемого драгой, крупностью менее 0,1 мм по отдельным классам составляло от 85 до 97 % , при этом в полученном концентрате в классе - 0,1 мм содержание золота не превышало 500 г/т [13]. Другим примером могут являться исследования, проведенные научно-производственной фирмой «Сард», по обогащению на концентраторах типа Нельсон и САЦ техногенных золотосодержащих проб, в которых половина золота находилась в крупности — 0,5 мм [14]. В результате испытаний было получено в среднем 70 ч- 80 %-ное извлечение золота и его содержание в концентратах составляло 150 -f- 250 г/т.

Для эффективного обогащения получаемых черновых концентратов потребуется совершенствование технологий их доводки, так как традиционное для старательских артелей обогащение концентратов на вашгерде с последующей их отдувкой в этом случае будет затруднено, и будет сопровождаться существенными потерями золота из-за его малой крупности, уплощенности и больших объемов перерабатываемого материала. При этом, если в первичном обогащении потери 10 н- 20 % золота можно считать неизбежными, то доводочные технологии должны обеспечивать его максимальное извлечение.

При переработке указанными предприятиями малых рудных месторождений вероятнее всего так же будет использоваться гравитационная схема обогащения. При этом обязательно будут формироваться промпродукты, концентрирующие трудно обогатимое золото, целесообразность доизвлечения которого несомненна.

Исходя из этого, вопрос совершенствования оборудования и разработки технологий глубокого обогащения гравитационных золотосодержащих концентратов можно считать достаточно важным. Учитывая, что в случае ликвидации указанных малых предприятий страна может потерять до трети потенциально возможных объемов добычи золота с очевидными последствиями для консолидированного бюджета [4], данный вопрос становится актуальным не только для самих предприятий, но и для государства в целом.

Необходимость глубокого обогащения концентратов определяется также тем, что по экономическим причинам золотодобывающие предприятия стремятся сдать на аффинажный завод либо чистое шлиховое золото, либо слиток сплава Доре. Аффинажный завод может принять от золотодобытчика и черновые концентраты, но плата за их аффинаж может быть настолько высока, что это может существенно сказаться на экономике предприятия (особенно если оно низко рентабельное). Так, по данным 1999 года на Красноярском заводе цветных металлов цена переработки 1 -е- 2 %-ного золотосодержащего концентрата при извлечении из него 85 % золота была равна стоимости 4,4 % находящегося в концентрате химически чистого золота, а 2 -г- 10 %-ного концентрата тоже 4,4 %, но при извлечении 95 % [15]. То есть, при сдаче не аффинаж бедных черновых концентратов золотодобывающее предприятие может потерять до 20 % химически чистого золота.

Доводку черновых гравитационных концентратов можно проводить пи-рометаллургическими, гидрометаллургическими и гравитационными методами. Прямое применение первых двух вряд ли целесообразно, так как для плавки эти концентраты достаточно бедны, а растворение преобладающего в них свободного золота с последующим его осаждением и плавкой более затратно и менее выгодно, чем выделение его чисто гравитационными методами обогащения (даже если оно мелкое и тонкое). Поэтому доводить черновые гравитационные концентраты до чистого шлихового золота целесообразно используя гравитационную схему обогащения.

Работы, проведенные различными исследователями, показывают, что для эффективного гравитационного обогащения, черновых концентратов в схеме доводки необходимо использовать метод магнитогравитационной (МГ) сепарации — метод разделения немагнитных материалов в жидкостях, обладающих магнитными свойствами и размещенных в неоднородном магнитном поле [16-18]. Преимуществом данного метода является то, что в нем разделение частиц сепарируемого материала осуществляется не по сегрегационному принципу разделения [19], а по их удельным весам. Это дает возможность дообогащать черновые концентраты до суперконцентратов, состоящих практически только из частиц золота, и позволяет извлекать золото из промпродук-тов доводки, являющихся труднообогатимыми для традиционных гравитационных методов.

Однако широкое применение данного метода сдерживается, прежде всего, тем, что серийно выпускаемые МГ сепараторы не обеспечивают высокую производительность и эффективность обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей процесса МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм и повышение его эффективности.

Идея работы заключается в оптимизации условий МГ обогащения материалов, содержащих тонкое золото крупностью менее 0,25 мм, для разработки аппаратов и технологии глубокого гравитационного обогащения гравитационных золотосодержащих концентратов.

При выполнении работы использованы следующие методы исследований: измерение магнитного поля в рабочей зоне МГ сепараторов; пьезометрическое определение виброскорости сепарационной камеры МГ сепаратора; расчет магнитных полей в рабочих зонах МГ сепараторов; методы математического и физического моделирования процессов разделения материалов в МГ сепараторах; лабораторные и промышленные эксперименты по МГ разделению золотосодержащих материалов; математические методы обработки экспериментальных данных.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Процесс МГ разделения в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости осуществляется в условиях стесненного падения частиц тяжелых минералов, что сказывается на эффективности их извлечении, особенно при крупности обогащаемого материала менее 0,25 мм.

2. Взаимодействие сепарируемых частиц в процессе МГ обогащения обусловлено воздействием на них локальных выталкивающих сил, возникающих в приконтактных с частицами слоях намагниченной магнитной жидкости из-за искажений магнитного поля, вносимых частицами.

3. Для повышения эффективности МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм процесс разделения необходимо проводить в тонком слое сепарируемого материала на поверхности псевдоутя-желенной магнитной жидкости.

Научная новизна представленных в работе результатов состоит в следующем. На основе теоретических и экспериментальных исследований определены траектории движения частиц в процессе МГ разделения и выявлены причины неэффективного МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм, заключающиеся в том, что осаждение частиц золота в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости происходит в условиях стесненного падения при взаимодействии с частицами легкой фракции разделения. Для преодоления выявленных недостатков разработан процесс тонкослойной МГ сепарации на поверхности псевдоутяжеленной магнитной жидкости, минимизирующий траекторию движения частиц тяжелых минералов в концентрат сепаратора и взаимодействие между частицами сепарируемого материала.

Обоснованность и достоверность научных положений, представленных в работе, подтверждается:

- соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований траекторий движения частиц сепарируемого материала в зоне разделения МГ сепараторов;

- согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований магнитного поля вблизи немагнитных тел, размещенных в намагниченной магнитной жидкости;

- положительными результатами лабораторных и промышленных испытаний процесса тонкослойного МГ разделения.

Практическое значение работы. Разработаны новые способы МГ разделения, которые позволяют эффективно и производительно обогащать золотосодержащие материалы крупностью менее 0,25 мм, что обеспечивает воз-' можность проведения глубокого гравитационного обогащения золотосодержащих гравитационных концентратов. Разработан опытный образец тонкослойного МГ сепаратора МГС-ГТ6. Определены технологические режимы тонкослойного МГ разделения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм. Показано, что при обогащении хвостов доводки гравитационных концентратов золотоизвлекательных фабрик использование тонкослойной МГ сепарации позволяет осуществить наиболее полное гравитационное извлечение свободного золота. Показана возможность использования МГ сепараторов в качестве анализаторов свободного золота, присутствующего в материале.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Евтушенко, Михаил Борисович

4.3. Выводы.

На основании проведенных исследований можно заключить следующее.

1) Эффективность МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм зависит от морфологии присутствующего в них золота.

2) Зависимость эффективности извлечения золота от степени дезинтеграции сепарируемого материала описывается экспоненциальными кривыми, профили которых определяются производительностью процесса, морфологией частиц золота и их крупностью.

3) МГ разделение золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм в ТМГ сепараторе происходит эффективнее, чем в МГ сепараторе, осуществляющем разделение материалов в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости.

4) МГ обогащение, по аналогии с амальгамацией, можно использовать как способ определения свободного золота, присутствующего в обогащаемом материале.

5) Выявленные эксплуатационные режимы сепаратора МГС-П6 позволяют определить параметры многоканального ТМГ сепаратора, предназначенного для производительного и эффективного обогащения золотосодержащих материалов.

6) При обогащении хвостов доводки гравитационных концентратов ЗИФ месторождений «Коральвеем» и «Ветренское» в сепараторе МГС-П6 и концентраторе ЦВК-100 было достигнуто 80 + 85 %-ное извлечение золота, что свидетельствует о возможности разработки технологии глубокого гравитационного обогащения всего объема гравитационного концентрата фабрик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи повышения эффективности обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм на основе ТМГ сепарации.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. На основании анализа результатов МГ обогащения различных золотосодержащих материалов установлено, что данный метод позволяет осуществлять наиболее полное гравитационное извлечение свободного золота из гравитационных золотосодержащих концентратов, однако существующие модели МГ сепараторов не обеспечивают эффективного и производительного обогащения материалов крупностью менее 0,25 мм.

2. Показано, что при разделении в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости частицы сепарируемого материала, взаимодействуя друг с другом, перемещаются поперек сепарационной камеры. В результате этого осаждение частиц тяжелых минералов осуществляется в условиях их стесненного падения в потоке сконцентрировавшихся частиц легких минералов, двигающихся в сторону разгрузки. Это сказывается на эффективности МГ разделения, особенно при крупности материала менее 0,25 мм. Взаимодействие сепарируемых частиц обусловлено воздействием на них локальных выталкивающих сил, возникающих в приконтактных с частицами слоях намагниченной магнитной жидкости.

3; Используя теоретические расчеты, получено уравнение, описывающее профиль полюсных наконечников магнитной системы, обеспечивающей условия свободного падения частиц сепарируемого материала в объеме псевдоутяжеленной магнитной жидкости.

4. Установлено, что для минимизации взаимодействия сепарируемых частиц и для эффективного МГ обогащения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм разделение необходимо осуществлять на поверхности псевдоутяжеленной магнитной жидкости в тонком слое сепарируемого материала. Такое тонкослойное МГ разделение минимизирует траектории движения частиц тяжелых минералов в концентрат сепаратора и взаимодействие сепарируемых частиц, что повышает эффективность их разделения.

5. В результате экспериментальных исследований, выполненных на сепараторе МГС-П6, являющемся прототипом промышленного ТМГ сепаратора с многоканальной поверхностью разделения, определены режимы эффективного разделения золотосодержащих материалов крупностью менее 0,25 мм: производительность одного канала зоны разделения не более 0,6 литров материала в час при виброскорости сепарационной камеры не менее 4 мм/сек.

6. При обогащении хвостов доводки гравитационных концентратов зо-лотоизвлекательных фабрик месторождений «Коральвеем» и «Ветренское» в сепараторе МГС-П6 и концентраторе ЦВК-100 было достигнуто 80 -г 85 %-ное извлечение золота, что свидетельствует о возможности разработки технологии глубокого гравитационного обогащения всего объема гравитационного концентрата фабрик.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Евтушенко, Михаил Борисович, Москва

1. Беневольский Б.И. Золото России: проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы. -М.: Геоинформмарк, 1995. 88 с.

2. Беневольский Б.И., Кривцов А.И., Мигачев И.Ф. Проблемы развития и освоения минерально-сырьевой базы драгоценных металлов в России // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2001. - №6. - С. 12-23.

3. Таракановский В.И. Золотодобывающая промышленность России: необходимо закрепить положительные тенденции // Горный журнал. 2002. -№2.-С. 6-8.

4. Брайко В.Н., Иванов В.Н. О некоторых тенденциях в золотодобывающей промышленности России // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2002. - №1-2. - С. 46-54.

5. Ковлеков И.И. Новый способ извлечения золота из техногенных песков // Горный журнал. 2002. - №2. - С. 47-50.

6. Беневольский Б.И., Шевцов Т.П. О потенциале техногенных россыпей золота Российской Федерации // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2000. - №1. - С. 14-19.

7. Кучное выщелачивание золота зарубежный опыт и перспективы развития // Справочник. Под редакцией Караганова В.В. и Ужкенова Б.С. -Москва - Алматы: Издательство ВИЭМС, 2002. - 283 с.

8. Дементьев В.Е., Татаринов А.П., Гудков С.С. Основные аспекты технологии кучного выщелачивания золотосодержащего сырья // Горный журнал. 2001. - №5. - С. 53-55.

9. Замятин О.В. Обогащение золотосодержащих песков на шлюзах. Основные закономерности и технологические возможности процесса // Анализ, добыча и переработка полезных ископаемых / Сборник научных трудов Иргиредмета Иркутск, 1998. - С. 108-120.

10. Маньков В.М., Тарасова Т.Б. Применение центробежно гравитационного метода для извлечения мелкого и тонкого золота из россыпей // Обогащение руд. 1999. -№6. - С. 3-8.

11. Замятин О.В., Маньков В.М. Современные технологии обогащения золотосодержащих песков россыпных месторождений // Горный журнал. -2001.-№5.-с. 45-48.

12. Макаров B.A., Гаманов A.A., Качевский А.Н., Енбаев И.А., Рудиев Б.П., Шамин A.A. Доизвлечение золота из хвостов текущей дражной добычи с применением центробежных концентраторов // Горный журнал. — 2001. -№5 Цветная вкладка - С. 2-4.

13. Галич В.М. Пути повышения извлечения золота из отвалов эфелей россыпных золотосодержащих месторождений // Обогащение руд. 1998. -№5.-С. 17-19.

14. Договор на переработку золотосодержащих материалов / Заказчик ООО «Артель старателей «Мираж», Подрядчик Красноярский завод цветных металлов, 1999.

15. Гуляихин Е.В., Шишков A.A., Солоденко А.Б., Кармазин В.В. Сепарация золотосодержащих продуктов в магнитных жидкостях // Цветная металлургия. 1987. - №3. - С. 21 -24.

16. Шишков A.A. Создание технологии и аппаратуры для разделения золотосодержащего сырья в псевдоутяжеленных магнитных жидкостях: Ав-тореф. дис. . к-та техн. наук / СКГМИ. Орджоникидзе, 1989. - 20 с.

17. Смолкин Р.Д., Крохмаль B.C. Состояние вопроса и некоторые особенности сепарации в магнитных жидкостях высокоплотных материалов // Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям, г. Плес, 13-15 мая 1991 г.-М., 1991.-t.II.-C. 127-128.

18. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред. Богданова О.С., Олевского В.А., 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1982.-366 с.

19. Андрее У.Ц., Бунин Г.М., Гиль Б.Б. Магнитогидростатическая сепарация // Журнал прикладной механики и теоретической физики. 1966, -№3. — С. 158-160.

20. Берлинский А.И. Разделение минералов. —М.: Наука, 1988. —229 с.

21. Бунин Г.М., Кинареевский В.А. Обогащение и фракционирование полезных ископаемых в магнитных жидкостях // Новые физические методы сепарации минерального сырья. М., 1969. — С. 17-34.

22. Papell S.S. Low viscosity magnetic fluid obtained by colloidal suspension of magnetic particles // US Patent 3.215.572 1965.

23. Губаревич B.H., Катцын В.П. Феррогидростатический сепаратор ФГС-1. №19. - М.: НИИинформтяжмаш, 1979. - 28 с.

24. Khalafalla S.E., Reimers G.W. Magneto-gravimetric separation of nonmagnetic solids // Transactions Society of Mining Engineers 1973. - v 254, - p. 193-198.

25. Гогосов B.B., Смолкин Р.Д., Гарин Ю.М., Крохмаль B.C., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. Гидродинамика магнитожидкостных сепараторов // Материалы III Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. — М.: Издательство МГУ, 1983.-С. 68-71.

26. Шишков А.А., Пурвинский О.Ф., Орлов Ю.А. Комплексная схема анализа золотооловянных шлихов магнитогравитационным способом // Новое оборудование и схемы производства олова / Труды ЦНИИОлово. Новосибирск, 1988. - С. 25-30.

27. Смирнов В.И. Курс высшей математики. 21-е изд., стереотип. -M.: Наука, 1974. - т. И. - 655 с.

28. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970.904с.

29. Евслович С.Г. Обогащение руд в тяжелых суспензиях. М.: Гос. н.-т. изд. лит. по горному делу, 1959.-290 с.

30. Тамм И.Е. Основы теории электричества. — М.: Наука, 1989. 504 с.

31. Гуляихин Е.В., Солоденко А.Б., Бочкарев Г.Р. Сепарация минерального сырья в псевдоутяжеленных средах. — Новосибирск: Наука, 1984. -140 с.

32. Дорфман Я.Г. Магнитные свойства и строение вещества. М.: Гос-техиздат, 1955. — 376 с.

33. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов. 6-е изд., испр. - М.: Наука, 1974. - 942 с.

34. Шлепакова Л.И. Исследование эффекта всплывания для определения магнитной восприимчивости парамагнитной жидкости в процессе магни-тогидростатической сепарации // Электро-физические методы обработки редкометального сырья. М.: Недра, 1972. - С. 143-147.

35. Бибик Е.Е., Бузинов О.В. Достижения в области получения и применения магнитных жидкостей. М.: ЦНИИЭлектроника, 1979. - 59 с.

36. Вонсовский C.B. Вопросы квантовой теории ферромагнетизма // Известия АН СССР серия физ. 1952. - т. 16 - №4. - С. 387-403.

37. Тонкие ферромагнитные пленки // Перевод с нем. Пахомова A.C. и Телеснина P.B. М.: Мир, 1964. - 359 с.

38. R. Kaiser, G. Miskolczy. Magnetic properties of stable dispersions of subdomain magnetite particles // Journal of Applied Physics 1970. - v 41 - № 3. -p. 1064-1072.

39. Бибик E.E., Матыгуллин Б.Я., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. Магни-тостатические свойства коллоидов магнетита // Магнитная гидродинамика. -1973.-№1.-С. 68-72.

40. C.P. Bean, J.D. Livingston. Anisotropy of superparamagnetic particles measured by torque and resonance // // Journal of Applied Physics 1959. - v 30 -№4.-p. 120

41. Кравченко Н.Д., Дубинин A.B., Подольских M.C. Характеристика и выбор магнитных жидкостей для разделения материалов по плотностям // Обогащение полезных ископаемых. 1983. - №33. - С. 33-37.

42. Губаревич В.Н. Разделение материалов в магнитных жидкостях. — М: Недра, 1987. -87 с.

43. Губаревич В.Н., Гарин В.Н., Смолкин Р.Д. Разработка конструкций ФГС-сепараторов и технологические исследования // Обогащение руд. — 1981.-№5.-С. 17-22.

44. Бочкарев Г.Р., Солоденко А.Б., Губаревич В.Н. Об оценке оловосодержащих руд как объекта для обогащения магнитогидростатическим способом // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1977. — №5.-С. 29-33.

45. Гуляихин Е.В. Исследования ФГС-сепарации при доводке оловянных концентратов // Технология переработки оловосодержащего сырья / Труды ЦНИИОлово. 1985. - С. 14-18.

46. Солоденко А.Б., Гуляихин Е.В., Зименс Л.Г. Исследования по выделению мономинеральных фракций феррогидростатическим способом // Цветные металлы. 1985. - №10. - С. 103-107.

47. Петров И.В., Денисов Г.А., Поляков В.И.,Горовцов А.Ф. Технологические особенности процесса МГМ сепарации в ферромагнитных жидкостях // Новые процессы обогащения руд / Сб. науч. тр. межвед. Всесоюз.

48. НИИ проект, ин-та механ. обр. пол. иск. Механобр; отв. ред. Ревнивцев В.И. -Л., 1981.-С. 77-81.

49. Кравченко Н.Д., Губаревич В.Н. Магнитогидростатическая сепарация смеси алюминиевого и свинцового лома // Цветные металлы. 1981. -№4.-С. 102-104.

50. Shimoizaka J., Nakatsuka К., Fujita T., Kounosu A. Sinc-float separators using permanent magnets and water-based magnetic fluid // IEEE Transactions on Magnetics 1980. - MAG-16. - p. 368-371.

51. Farcas J. Solids concentration pilot-plant process using ferromagnetic fluid as the variable density medium // Separation science and technology. — 1983. -v 18(8)-P. 701-722.

52. Гуляихин E.B., Солоденко А.Б., Алипов А.И. Испытания промышленного феррогидростатического сепаратора // Труды ЦНИИОлово. Новосибирск, 1981.-С. 51-57.

53. Евтушенко М.Б. Магнитогравитационное обогащение гравитационных золотосодержащих концентратов // Обогащение руд. 1998. - №2. -С. 6-8.

54. Солоденко А.Б. Магнитогравитационный сепаратор на постоянных магнитах для анализа золото-оловосодержащих шлихов // Новые методы, приборы, оборудование и установки для технологического исследования минерального сырья / Труды ВИМС. 1990. - С. 120-124.

55. Казимиров М.П., Солоденко А.Б. Технология и оборудование для повторной отработки золотоносных песков // Горный журнал. 2002. - №2. -С. 50-52.

56. Магнитогравитационный сепаратор МГС-ПЗ. Паспорт. ПСИР 056.000.000 ПС / Изготовитель ОАО «Грант». Наро-Фоминск, 1998. - 21 с.

57. Гуляихин Е.В., Шишков А.А., Солоденко А.Б. Использование магнитных жидкостей для анализа минерального сырья // Технология производства олова / Труды ЦНИИОлово. 1986. - С. 24-28.

58. Шишков A.A. Псевдоутяжеленные ферромагнитные коллоиды для разделения концентратов тяжелых металлов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. — 1989. №1. — С. 15-17.

59. Солоденко В.А. Установление закономерностей перемещения минеральных частиц в поле постоянных магнитов для разработки магнитных и магнитожидкостных сепараторов: Автореф. дис. . к-та техн. наук / МГГУ. -М., 1998.-23 с.

60. Орлов Ю.А., Афанасенко С.И., Лазариди А.Н. Доводка гравитационных золотосодержащих концентратов с применением центробежных концентраторов «Итомак» // Горный журнал. 2000. - №5. - С. 48-50.

61. Шишков A.A., Буданов A.M., Орлов Ю.А. Выделение сопутствующего золота из полиметаллических концентратов с использованием методов магнитожидкостной и центробежной сепарации // Горный журнал. 2002. -№2.-С. 62-64.

62. Солоденко А.Б. Научные основы создания техники и технологии для обогащения минерального сырья в ферромагнитных коллоидах: Дис. . д-ра техн. наук / МИСиС. М., 1992. - 365 с.

63. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989. - 357 с.

64. Андрее У.Ц. Магнетизм и магнитная восприимчивость // Электрофизические методы обработки редкометального сырья. — М.: Недра, 1972. -С. 42-61.

65. Андрее У.Ц., Бунин Г.М. Определение эффективного утяжеления магнитной среды в неоднородном магнитном поле // Обогащение и брикетирование углей. — М.: Недра, 1965. С. 147-152.

66. Бочкарев Г.Р., Солоденко А.Б., Губаревич В.Н. Об оценке оловосодержащих руд как объекта для обогащения магнитогидростатическим способом // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. — 1977. -№5.-С. 29-33.

67. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля (Теоретическая физика, т. 2) / 7-е изд. М.: Наука, 1988. - 547 с.

68. Кармазин В.В., Кармазин В.Н. Магнитные методы обогащения. -М.: Недра, 1984.-416 с.

69. Миролюбов H.H., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев H.H. Методы расчета электростатических полей. М.: Высшая школа, 1963. — 415 с.

70. Купцов A.M. Функции комплексного переменного в расчете плоских электрических и магнитных полей. Томск, 1971. — 72 с.

71. Андрее У.Ц. Магнитогидродинамическая сепарация минеральных смесей. М.: Цветметинформация, 1968. - 71 с.

72. Гамзаева С.А., Дворчик С.Е., Заремба Е.Л., Рыков В.Г. Требования к магнитным системам магнитостатических сепараторов // Магнитная гидродинамика. 1979. - №3. - С. 115-119.

73. Гогосов В.В., Смолкин Р.Д., Гарин Ю.М., Сайко О.П., Крохмаль B.C. Особенности расчета магнитожидкостных сепараторов с магнитными системами без экрана // 11-е Рижское совещание по магнитной гидродинамике.-Рига, 1984.-т. III.-С. 191-193.

74. Хутуев Т.Ю., Солоденко А.Б., Максимов Р.Н. Физико-технологические особенности разделительных сред магнитожидкостных сепараторов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. -1995 -№1. С. 8-11.

75. Кадников С.Н. Электростатическое поле в задачах с решениями. -Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2000. — 308 с.

76. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Л.: Энергоиздат, 1981. - 415 с.

77. Голодняк В.А., Лифиц С.А., Павкин В.П., Поклонский Е.В. К расчету экспресс-анализаторов на магнитной жидкости // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям, г. Плес, 17-20 мая 1988 г. — М., 1988. -т. I.- С. 59-60.

78. Разработка и внедрение ФГС-сепаратора для анализа минерального сырья: Отчет ЦНИИОлово; Руковод. работы А.Б. Солоденко. Т-13-82-1101, этап 3, № ГР 01840028662, Новосибирск, 1984. - 43 с.

79. Епутаев Г.А. Основы аналитической теории взаимодействия минералов с полем сепаратора на постоянных магнитах. — Владикавказ: «Рекламно-издательское агентство», 1999.- 192 с.

80. Стругов В.Г., Чеканов В.В. О взаимодействии немагнитных тел в магнитной жидкости // 11-е Рижское совещание по магнитной гидродинамике.-Рига, 1984.-т. III.-С. 103-106.

81. Fujita Т. and Mamiya М. Interaction forces between non-magnetic particles in the magnetized magnetic fluid // Journal of Magnetism and Magnetic Materials 1987. - v 65. - p. 207-210.

82. Вислович A.H., Лобко С.И., Лобко Г.С. Взаимодействие твердых тел, взвешенных в магнитной жидкости в однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1986. - №4. - С. 43-51.

83. Голодняк В.А., Каган И.Я., Семяшова Л.М. Экспериментальное исследование плавания немагнитных тел в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1987. - №3; - С. 86-88.

84. Берлинский А.И., Шлепакова Л.И., Зеленов В.И., Фролова А.А. Магнитогидростатическая сепарация минералов. Лабораторные и технологические исследования и обогащение минерального сырья. М.: ВИЭМС, 1975. -53 с.

85. Голодняк В.А., Каган И.Я., Семяшова Л.М. Экспериментальное определение распределения эффективного уденльного веса магнитной жидкости в феррогидростатических сепараторах // Магнитная гидродинамика. -1982.-№4.-С. 126-128.

86. Евтушенко М.Б. Способ магнитогравитационной сепарации // Патент РФ 2136380; Заявл. 28.08.98; Опубл. 10.09.99. -Бюл. №25.

87. Евтушенко М.Б., Вигдергауз В.Е. Магнитогравитационное обогащение на поверхности псевдоутяжеленной магнмтной жидкости // Тезисы докладов Ш-го Конгресса обогатителей стран СНГ. г. Москва, 20-23 марта 2001г.-М., 2001.-С. 87-88.

88. Кравченко Н.Д., Бондарев H.A. Способ магнитогидростатической сепарации // A.C. СССР 1651969; Заявл. 27.12.88; Опубл. 30.05.91. Бюл. №20.

89. Гуляихин Е.В., Солоденко А.Б., Губаревич В.Н., Катцын В.П. Мор-дохович Г.А. Устройство для разделения немагнитных материалов по удельному весу // A.C. СССР 961203 / непубл.

90. Евтушенко М.Б. Способ магнитогравитационной сепарации // Патент РФ 2144432; Заявл. 08.04.99; Опубл. 20.01.00. Бюл. №2.

91. Евтушенко М.Б., Еремин В.М., Ольховский A.M. Использование поверхностного эффекта при магнитогравитационной сепарации // Обогащение руд. 2000. - №3. - С. 6-9.

92. Евтушенко М.Б. «Поверхностная» магнитогравитационная сепарация // Тезисы докладов 9-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям. г. Плес, 12-14 сентября 2000 г. М., 2000. — т. 1. - С. 5960.

93. Fay Н., Quets J.M., Hatwell Н. Apparatus and process for the separation of particles of different density with magnetic fluids // US Patent 4062765 1977.

94. Fay H., Quets J.M. Density separation of solids in ferrofluids with magnetic grids // Separation science and technology. 1980. - v 15(3) - p. 339-369.

95. Солоденко А.Б., Гуляихин E.B. Исследование закономерностей феррогидростатической сепарации оловянных руд // Технология переработки оловянных руд и концентратов различного вещественного состава / Труды ЦНИИОлово. Новосибирск, 1979. - С. 32-40.

96. Солоденко А.Б., Гуляихин Е.В., Губаревич В.Н., Катцын В.П. Обогащение оловянных руд в ферромагнитной жидкости // Цветная металлургия. -1977.-№10.-С. 22-25.

97. Евтушенко М.Б. Использование магнитогравитационной сепарации при обогащении рудного золота // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. — 1999. №5. - С. 36-38.

98. Евтушенко М.Б., Вигдергауз В.Е. Извлечение мелкого золота магнитогравитационной сепарацией в тонком слое // Горный журнал. 2002. -№8.-С. 80-82.1. Прело €> £1. Никитенко М.П.1. АКТо проведении испытаний сепаратора МГС-П6

99. По минеральному составу материал промпродуктов на 70 80 % был представлен гранатами альмандинового ряда и частично магнетитом, ильменитом, шеелитом и киноварью. Хвосты СКО-0,5 в основном были представлены углистыми сланцами.

100. Ди§е^^ИПП'<<Се веро-Востокэ ко л оги я» Родионов В.И.ут »г 2000 г.о • , " • ' "' АКТг "испытаний магнитогравитационного сепаратора МГС-П6

101. Обогащаемый материал Крупность материала0,25 мм 0,25 + 0,1 мм - 0,1 мме мгс-пб е мгс-пз е мгс-пб в мгс-пз е мгс-пб е мгс-пзконцентрат ЦВК-100 99,3 0,7 97,6 3,4 92,7 7,399,2 0,8 98,6 1.4 93,5 6,599,5 0,5 98,0 2,0 93,8 6,21. Члены комиссии:

102. Ведущий геолог НПП «Северо-Восток экология» Геофизик НПП «Северо-Восток экология» Ведущий инженер-исследователь ОАО «Грант»

103. Воропаев В.С. Волков О.В. Евтушенко М.Б.1. Прmoxcekue Ъ1. УТВЕРЖДАЮ»1. Генер;

104. Выписка из протокола заседания научно-технического совета ОАО «Грант» от 19 декабря 2003 г.

105. Председатель B.C. Пугачев Ученый секретарь - Г.М. Тарадинчик

106. Присутствовали: В.В. Ермаков, М.Б. Евтушенко, В.А. Ландарь, Б.А. Путов, Т.И. Бугрова, Э.П. Николаева.

107. Повестка заседания. Обсуждение отчета «Технологическое изучение пробы хвостов доводки гравитационных концентратов ЗИФ «Ветренская».

108. Вопрос 2. Экономическое обоснование технологии переработки хвостов доводки, основанной на магнитогравитационной и центробежной сепарации.1. Слушали: М.Б.Евтушенко

109. Выступили: В.В. Ермаков, В.А. Ландарь, B.C. Пугачев.