На правах рукописи

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА НА ШЛЮЗАХ МАЯТНИКОВОГО ТИПА

Специальность: 25.00.13 – Обогащение полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Красноярск – 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО Государственного университета цветных металлов и золота на кафедре «Обогащение полезных ископаемых»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

;

кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация: Институт химии и химической технологии

СО РАН

Защита состоится 26 декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете (г. Чита, , зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30,

ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01

Факс: (30; Web-server: www. ; E-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета.

Автореферат разослан « » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета канд. геол.- минерал. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Шлюзовая технология обогащения россыпей тяжелых минералов и металлов относится к одной из простейших, экологически чистых и экономичных, особенно когда ценные компоненты представлены преимущественно частицами крупнее 0,5 – 1 мм. Однако эффективность переработки россыпей снижается с увеличением в них содержания мелких классов ценных частиц. Согласно статистическим данным частицы, например, золота размером менее 0,1 мм. выносятся с пульпой практически на всех гравитационных аппаратах, особенно на шлюзах.

Вовлечение в переработку бедных россыпей с содержанием преимущественно мелких и тонких классов металла, приводит к снижению его извлечения по традиционной, в старательских артелях, шлюзовой технологии.

Для повышения извлечения россыпного золота разработаны различные шлюзы (такие, как подвижные, вибрационные, с непрерывной лентой и др.), однако данные аппараты не приводят к существенному увеличению извлечения, особенно тонких классов золота.

Применение технологии с использованием подшлюзков, несмотря на известное усложнение технологии, позволяет частично увеличить извлечение мелких классов. Однако задача существенно повысить глубину обогащения на шлюзах остается нерешенной из-за низкой эффективности грохочения по граничным зернам 12 – 6 мм.

По последним данным ряда исследователей установлено, что доля мелких классов (–0,25 мм) во всех россыпных месторождениях золота и платины составляет от 1,2 – 74,3 %, класса (–0,15 мм) в коренных источниках россыпей составляет от 10 % до 80 % и не редко достигает 100 %. В результате экспериментальных исследований на драгах и промывочных приборах установлено, что золото крупностью –0,25+0,15 мм извлекается на 54 %, –0,15+0,10 мм – на 23,7 % и –0,10+0,074 мм – на 5 %. Золото мельче 0,074 мм шлюзами практически не извлекается.

В результате многолетний интенсивной обработки разведанных россыпных месторождений золота относительное содержание мелких классов металла в них остается неизменным.

Таким образом, интенсификация процесса россыпного золота на шлюзах является актуальной задачей, решению которой посвящена данная работа.

Цель диссертационной работы – повышение извлечения труднообогатимого золота и сокращение объемов технологической воды на шлюзе маятникового типа.

Научная идея работы. Снижение скорости потока и наложение дополнительного воздействия на естественную постель путем изменения оси подвеса шлюза маятникового типа.

Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели приняты к решению следующие задачи:

- выявить влияние возвратно-вращательных колебаний шлюза на уплотнение естественной постели с целью повышения извлечения мелких классов тяжелых минералов и металлов;

- исследовать возможность сокращение скорости потока на шлюзе маятникового типа с последующим сокращением объемов технологической воды;

- проверки результатов исследований в полупромышленных условиях.

Методы исследований. Математический и экспериментальный методы оценки флуктуаций плотных частиц в зависимости от параметров процесса; метод скоростной киносъемки процесса на шлюзе; статистической обработки результатов исследований; методы анализа исходного материала и продуктов разделения: ситовой, фракционный, магнитный и пробирный.

Защищаемые научные положения, выносимые на защиту.

1. Увеличение извлечения мелких и тонких классов тяжелых минералов из исходного сырья с высоким содержанием минералов промежуточной плотности, достигается снижением суммарного гравитационного и центробежного ускорений уплотняющих естественную постель на шлюзе маятникового типа.

2. В результате наложения на шлюзе маятникового типа поперечных колебаний достигается снижение расхода технологической воды и как следствии этого скорости потока, что обеспечивает увеличение извлечения мелких тяжелых фракций независимо от верхнего предела крупности исходного материала.

Объекты исследования – шлюз маятникового типа, искусственная минеральная смесь, пески и продукты обогащения золотосодержащих россыпей.

Предмет исследования – параметры процесса и их влияние на разделение частиц по их плотности.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены низкими значениями дисперсии доверительных интервалов, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и полупромышленных исследований.

Научная новизна выполненной работы:

- предложен и исследован способ механического воздействия на естественную постель шлюза маятникового типа, позволяющий интенсифицировать процесс извлечения мелких классов тяжелых минералов и металлов;

- установлены рациональные режимы и граничные условия эффективного воздействия возвратно-вращательных колебаний на разделительный процесс шлюза маятникового типа.

- установлены условия позволяющие транспортировать минеральное сырье по шлюзу с многократными сокращениями скорости потока, объемов технологической воды при одновременном повышением улавливающей способности.

Практическая ценность работы:

- разработанная конструкция шлюза маятникового типа с осью колебаний ниже оси желоба позволяющая увеличить извлечение тяжелых фракций в среднем на 13,81 %, в том числе по крупности –0,2+0,074 мм – на 18,6 %, а класса -0,074+0,044 мм – на 12,25 % в сравнении с неподвижными шлюзами;

- разработана на уровне изобретения новая улавливающая поверхность шлюза в виде комбинации поперечных ячеек на гладкой поверхности c поперечными металлическими ребрами позволяющая увеличить извлечение металла в концентрат на 9,13 % в сравнении с традиционными трафаретами;

- в сравнении с традиционными шлюзами, маятниковый шлюз относится к водозберегающим аппаратам при этом расход воды в 4 – 5 раз меньше, что предпочтительно с энергетической и экологической точек зрения.

Реализация рекомендаций и выводов работы.

На основании полученных результатов, представляется возможным использование шлюза маятникового типа для доводки черновых концентратов стационарных шлюзов, что позволит при контейнерной съемке чернового концентрата уменьшить простои, сократить потери металла за счет увеличения частоты сполоска, снизить трудозатраты на доводочные операции.

Шлюз маятникового типа рекомендован для проведения эксплуатационного опробования месторождения, что позволит иметь достоверную информацию о содержании в том числе мелкого золота на отдельных участках полигона и выбрать рациональную технологию их переработки.

По результатам полупромышленных испытаний «Обогатитель» приняло решение о приобретении шлюза маятникового типа.

Шлюз маятникового типа внедрен в учебный процесс.

Личный вклад автора:

- постановка цели, задач исследований;

- участие в разработке диффузионной модели гравитационных процессов;

- разработка экспериментального образца шлюза маятникового типа;

- изготовление и разработка новых улавливающих поверхностей шлюза маятникового типа;

- проведение экспериментальных исследований в лабораторных условиях и полупромышленных условиях, анализ и обработка полученных результатов;
- разработка рекомендаций по использованию шлюза маятникового типа.

Апробация работы. Основные положения докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование метода поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, 2003 г.); IV Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2003 г.); Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых» (Якутск, 2003 г.); Третьем Всероссийском симпозиуме с международным участием «Золото Сибири и Дальнего востока: геология, геохимия, технология» (Улан-Удэ, 2003 г.); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование технологий производства цветных металлов» (Красноярск, 2005 г.); III Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов)» (Красноярск, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 статей и тезисов, один патент РФ на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и одного приложения, содержит 128 с., 127 библиографических источников, 23 рисунка и 50 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность научному руководителю докт. техн. наук, проф. , коллегам из ГУЦМиЗ за помощь и поддержку в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ведении рассмотрены актуальность темы диссертации; приведены защищаемые положения; показана новизна, практическая ценность полученных результатов.

Первая глава имеет обзорный характер. При разработке бедных и труднообогатимых месторождений россыпного золота гравитационными методами получают черновые концентраты с низким содержанием ценного компонента, которые усложняют технологию дальнейшей доводки концентрата, увеличивают при этом потери мелкого металла или повышают стоимость аффинажа бедных золотых концентратов.

Значительный вклад в развитее практики обогащения золотоносных россыпей внесли отечественные ученые , , М.А. Великанов, , , , среди зарубежных исследователей выделяются работы Bache J-J., Borges L., Bernstein M.

Обогащение на шлюзах нашло широкое применение при извлечении зо­лота гравитационной крупности из россыпных месторождений. Широкий диапазон крупности питания, малая чув­ствительность к изменениям качества питания и высокая степень концентрации полезного компонента, наряду с высо­кой производительностью, составляют безусловное пре­имущество шлюзов перед всеми остальными обогатитель­ными аппаратами при переработке россыпей.

Однако в связи с ухудшением качества полезных компонентов все яснее выступают следующие недостатки способа обогащения на шлюзах: большая потребность в воде; низкое извлечение мелкого и тонкого золота; трудоемкость операции ручного сполоска концентра­та; цикличность режима работы, связанная с вы­нужденными простоями всей технологической цепи добычи зо­лота; низкое содержание золота в концентрате; многократные перечистки концентратов.

Для уменьшения отмеченных недостатков предложены различные шлюзовые установки: подвижный гидравлический шлюз, дражный стационарный шлюз, шлюз-грохот, шлюз с различными по высоте рифлями; ленточный вибрационный шлюз, вибрационный шлюз, подвижный металлический саморазгружающийся шлюз, поворотный качающийся шлюз, ворсистый шлюз, «тройные» шлюзы, шлюзовая установка RMS Ross Box System, шлюз-ручей, качающийся шлюз, переносной шлюз с регулируемым трафаретом, шлюз с подвижным резиновым покрытием (ШПРП), барабанный концентратор, шлюз с подвижными бортами.

К общим недостаткам шлюзовых установок следует отнести большой расход потребляемой воды и, следовательно, высокая скорость потока для транспортирования кусков породы, значительные потери мелкого и тонкого золота.

В соответствии с изложенным, перспективными направлениями совершенствования шлюзовой технологии являются: разработка шлюза, обеспечивающего транспорт материала при низких скоростях потока, разрыхление постели осадочного слоя, что в совокупности позволяет улавливать тонкие классы золота.

Во второй главе рассмотрена диффузионная модель гравитационных процессов, в которых разрыхление дисперсного материала осуществляется посредством вертикальных составляющих потока воды и вибрационных ускорений. Поскольку вертикальная составляющая на шлюзах трудно поддается непосредственному измерению и ее оценки, у различных авторов существенно отличается, а также из-за отсутствия теории обогащения на шлюзах, данная модель может быть принята по крайне мере для качественного описания процесса, т. е. взаимосвязи энергии потока и глубины обогащения минералов различной плотности на шлюзах.

Механизм перемешивания или самодуффузии частиц впервые рассмотрел Г. Хевеши (1913 г.). Экспериментально исследуя диффузию атомов в твердых телах, он нашел зависимость коэффициента самодиффузии от температуры образца, которая весьма точно выражалась формулой

, (1)

где А – коэффициент самодиффузии; W – потенциальная энергия атомов; KT – энергия, затрачиваемая на преодоление сил молекулярных связей; K – постоянная Больцмана; T – абсолютная температура тела.

На основании распределения частиц по энергиям во внешнем силовом поле (по Максвеллу-Больцману) и кинетической теории жидкости, описал термодиффузию выражением

, (2)

где d - межмолекулярное расстояние; t - время оседлой жизни молекулы.

По выражению (2) коэффициент термодиффузии определяется соотношением KT и W. При KT << W скорость «испарения» совершенно ничтожна и быстро возрастает при приближении KT к W.

Теоретически обосновав выражение (2), использовал его применительно к жидкостям и растворам, в том числе с полидисперсными молекулами, отметив значительные колебания предэкспоненциального множителя для различных веществ.

Вместе с тем установлено, что изменение структурно-механических характеристик жидкости (вязкости, степени «разрыхления», диффузии частиц и т. д.) в зависимости от ее температуры качественно совпадает с изменением аналогичных характеристик псевдожидкости от величины подводимой к ней энергии в виде потока среды и вибрации. Это определило правомерность описания интенсивности перемешивания плотных, преимущественно мелких частиц в псевдожидкости и их «испарения» (переход их в легкий продукт).

Глубина эффективного обогащения материала на шлюзе маятникового типа зависит, по крайней мере качественно, так же, как при других гравитационных процессах, от интенсивности флуктуационного перемешивания частиц взвеси (естественной постели).

Общей закономерностью диффузионных процессов в псевдожиткостях является возрастание коэффициента флуктуации частиц по мере увеличения энергии, подводимой к системе для псевдоожижения дисперсного материала.

Перемешивание частиц в псевдожидкостях по аналогии с самодиффузией молекул в растворах описывается выражением

, (3)

где Ф – коэффициент флуктуации (диффузии) частиц во взвеси; А – предэкспоненциальный множитель; Е1 – потенциальная энергия частиц; Е2 – энергия псевдоожижения дисперсного материала. В свою очередь Е1, Е2 описывается выражением

,

где G – вес частицы в среде; h1 – толщина слоя взвеси; d – диаметр тяжелой частицы; dт – плотность «тяжелых» частиц; dл – плотность «легких» частиц; Kф – коэффициент формы частиц; g – гравитационное ускорение.

,

где m - коэффициент псевдовязкости взвеси; V – скорость восходящего потока воды на свободное сечение аппарата; h2 – толщина слоя взвеси до сливного порога легкой фракции; a и w - соответственно амплитуда и частота вибрации.

,

где a1, a2, a3 – соответственно минимальный и остальные поперечники плотных частиц.

Предэкспоненциальный множитель, по экспериментальным данным, имеет вид

,

где А1 – коэффициент пропорциональности, численно равный 1 (в данном случае).

После преобразований коэффициент флуктуаций рассчитывается по выражению

, (4)

где gв – вибрационное ускорение.

Тогда конечное извлечение Е плотных частиц в концентрат (при t → ∞) определяется выражением

E =1 – Ф, (5)

Выражение (4) предполагает равномерное (по элементарным объемам) псевдоожижение дисперсного материала. Извлечение тяжелой фракции возрастает с уменьшением энергии, подводимой к системе, что хорошо согласуется с выводом : «Оптимальным условием разделения зерен, отношение размеров которых больше коэффициента равнопадаемости, по плотностям является полное отсутствие восходящей струи, и оно тем более возможно, чем меньше скорость восходящей струи».

Увеличение вязкости взвеси при V ® 0 можно компенсировать уменьшением устойчивости частиц (слоя), например, наклоном подложки, либо увеличением времени сепарации при, например, доводке черновых гравиконцентратов, когда не требуется высокой производительности аппаратов.

Рассчитанные значения извлечения металла по выражению (5) согласуются с экспериментальными данными на моделях исходного питания (кварц – железный порошок, кварц – магнетит) с достоверностью 0,95. Для полидисперсного материала извлечение следует считать по фракционному извлечению узких классов крупности.

Для гравитационных процессов с различными направлениями потоков в выражении (3) изменится только предэкспоненциальный множитель.

В соответствии с результатами теоретических исследований разработан способ псевдоожижения и транспорт материала при небольшой скорости потока и соответственно с минимальными флуктуациями частиц путем уменьшения их устойчивости на подложке, изменяющей угол наклона. Этот способ реализован на шлюзе маятникового типа.

В третье главе представлена конструктивная реализация процесса разделения массопотока гидровзвеси на шлюзе маятникового типа и граничные условия влияющие на процесс методика изучения флуктуаций частиц тяжелой фракции в ячейке улавливающей поверхности, и определение средней скорости потока. Экспериментальный стенд представлен на рис. 1. Основные технические характеристики маятникового шлюза приведены в табл. 1.

Рис. 1. Устройство маятникового шлюза:

где 1 – желоб, 2 – рама, 3 – бункер, 4 – закрылки, 5 – улавливающее покрытие, 6 –ось колебания, 7 – обойма, 8 – шатун, 9 – рычаг, 10 – ось желоба, 11 – электродвигатель, 12 – червячный редуктор, 13 – металлическая пластина (устройство для изменения расстояния от оси качания до оси желоба), 14 – отверстия для крепления желоба

Таблица 1

Техническая характеристика маятникового шлюза

Параметры

Единицы измерения

Значения

1. Наибольший размер кусков породы

мм

1 – 50

2. Угол качания

град.

23 ± 3

3. Продольный угол

град.

4 ± 1

4. Частота колебания

гц

1

5. Габаритные размеры шлюза:

- высота

- длина

- ширина

мм

мм

мм

250

1500

300

6. Мощность электродвигателя

кВт

1,5

7. Производительность

кг/ч

500 – 1000

Отличительной особенностью разработанного шлюза маятникового типа заключается в расположении оси желоба выше оси качания. Колебания шлюза относительно продольной оси создают неустойчивое состояние частиц на подложке (днище шлюза), и они перемещаются под углом к продольной и поперечной его осям. Этому способствует также течение воды в том же направлении. При этом частицы исходного материала в начальный период распределяются по их гидравлической крупности и далее по плотности. Тяжёлая фракция концентрируется на улавливающем покрытии и периодически выгружается. При поднятии желоба над осью качания, под действием вертикальной составляющей центробежного ускорения, снижается суммарное ускорение частиц в вертикальной плоскости, что позволяет дополнительно разрыхлять материал постели, это способствует вести процесс при более низких скоростях потока, т. е. при низком отношении Ж:Т.

Расстояние между осью желоба и осью качания (подъем желоба выше оси качания) можно увеличивать до 300 мм с шагом в 60 мм.

В качестве исходного материала для лабораторных исследований принята искусственная смесь кварцевого песка и железного порошка как модель золотоносной руды. Масса навески составляла до 50 кг. Железный порошок представлен следующими классами: -0,63+0,315 мм, -0,315+0,15 мм, -0,15+0,074 мм, -0,074+0,044 мм, -0,044+0 мм. Кварц представлен классами: -5+2,5 мм, -2,5+1,25 мм, -1,25+0,63 мм, -0,63+0 мм. Исходное содержание металла в руде – 1,5 %.

Исследования в полупромышленных условиях проводились на золотосодержащих песках уч. Балыкса, «Обогатитель».

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований и их анализ.

Для шлюза маятникового типа установлено отношение Ж:Т = 2:1 по массе. При этом извлечение металла при поднятии желоба выше оси качания на 180 мм увеличивается на 3,6 % (рис. 2). Левые ветви кривых объясняются недостаточным разрыхлением материала, при данном отношении Ж:Т. Правые ветви кривых объясняются избыточной энергией разрыхления материала.

Рис. 2. Зависимость извлечения металла от отношения Ж:Т

Производительность шлюза при поднятии желоба выше оси качания на 180 мм существенно больше в сравнении, с положением когда ось качания совпадает с осью желоба, что объясняется повышением текучести постели при снижении суммарного вертикального ускорения, уплотняющего постель (рис. 3).

С уменьшением производительности, увеличивается извлечение металла в концентрат. Это объясняется уменьшением толщины постели, что способствует быстрому прохождению металла по всей высоте постели до улавливающей поверхности. Однако, при производительности 250 кг/ч массовая доля металла в концентрате снижается (рис. 3). В связи с этим рациональное значение производительности принято 500÷750 кг/ч.

Рис. 3. Зависимость извлечения металла и его содержания в концентрате от производительности по исходному питанию

Влияние положения оси колебания маятникового шлюза на технологические показатели разделения показано на рис. 4. При поднятии желоба выше оси качания на 180 мм извлечение металла в концентрат составляет 95,47 %, а содержание металла в концентрате – 10,31 %.

Рис. 4. Зависимость извлечения металла и его содержания в концентрате от расстояния оси желоба относительно оси качания

Увеличение показателей происходит за счет того, что при подъеме оси желоба над осью качания, центробежное ускорение при этом будет направленно против гравитационного, что благоприятно воздействует на разрыхление постели при небольших скоростях потока воды.

При поднятии желоба на 60 и 120 мм выше оси качания извлечение металла в концентрат невысокое из-за недостаточного разрыхления постели при низких расходах воды, дальнейшее поднятие желоба на 240 и 300 мм приводит также к снижению показателей за счет увеличения флуктуаций минеральных частиц и соответственно потерь металла в хвосты в результате возрастающей силы инерции частиц при изменении направления движения (колебания) шлюза.

Рис. 5. Зависимость извлечения металла и его содержания в концентрате от продольного угла наклона желоба

С уменьшением продольного угла увеличивается извлечение металла в концентрат. Но, при установке шлюза на угол меньше 4 град., происходит резкое снижение массовой доли металла в концентрате, очевидно, из-за увеличения его выхода (более плотной его упаковки) (рис. 5). При увеличении продольного угла наклона, извлечение металла падает вследствие уноса металла с хвостами из-за увеличения скорости прохождения материала по длине маятникового шлюза.

Рациональное значение поперечного угла поворота желоба составляет 23 град. При увеличении угла наблюдается избыточное разрыхление постели и перемешивание частиц (в результате нарастания инерционных сил), вследствие чего происходит вынос материала из ячеек поверхности. При уменьшении поперечного углаповорота, разрыхление постели (при Ж:Т = const) недостаточно, что является причиной уменьшения значений технологических показателей (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость извлечения металла и его содержания в концентрате от поперечного угла поворота желоба

В результате исследования выявлены рациональные параметры процесса, при которых извлечение металла составляет 97,67 %, а содержание металла в концентрате – 12,84 %.

Степень концентрации металла зависит так же от типа улавливающей поверхности, от формы и размеров нарифлений и улавливающих ячеек. Для проведения исследований было изготовлено 6 видов различных улавливающих поверхностей (рис.7 – 10). Поверхность № 1 имеет размеры сечения ячеек 5х8 мм (рис. 7), поверхность № 2 – 10х8 мм, поверхность № 3 – 12х12 мм.

Рис. 7. Улавливающая поверхность № 1

Поверхности под номерами 1, 2, 3 представляют собой углубления в виде улавливающих ячеек на гладкой поверхности, в качестве материала использовался многослойный линолеум. Данные поверхности отличаются между собой лишь размерами ячеек, т. е. суммарным объемом улавливающих ячеек. Этот тип поверхности обеспечивает минимальную турболезацию потока что благоприятно сказывается на улавливании сравнительно мелких частиц тяжелой фракции.

Поверхность № 4, имеющая металлические ребра и сравнительно большой суммарный объем постели (рис. 8), не показала высокого извлечения ввиду больших флуктуационных явлений, способствующих выносу мелкого и тонкого металла из ячеек.

Рис. 8. Улавливающая поверхность № 4

Рис. 9. Улавливающая поверхность № 5

1 - поперечные канавки (ячейки); 2 - поперечные ребра.

Рис. 10. Улавливающая поверхность № 6

Рис. 11. Влияние типа улавливающей поверхности на извлечение и содержание металла в концентрате

Из анализа результатов исследований видно, что поверхности № 1, № 2 позволяют получить относительно высокое содержание, но низкое извлечение металла в концентрат, это объясняется тем, что суммарный объем ячеек очень мал и при его заполнении происходит потеря металла в хвосты, при небольшом выходе концентрата.

У поверхности № 3 суммарный объем улавливающих ячеек значительно выше, что привело к увеличению извлечения металла в концентрат и увеличению выхода концентрата.

Поверхность № 5 (рис. 9) обеспечивает получение наилучших технологических показателей – извлечение металла в концентрат равно 94,06 % и содержание металла в концентрате – 11,18 %.

В процессе колебаний желоба постель при сравнительно небольшом разжижении совершает поперечные перемещения относительно продольной оси, в результате которых идет процесс сегрегации частиц. При минимальной скорости потока твердая фаза постели перемещается по желобу преимущественно за счет неустойчивого состояния частиц на изменяющей угол подложке, в результате тонкодисперсные частицы тяжелой фракции по сегрегационному принципу концентрируются в поперечных канавках (ячейках) при небольшой турбулизации потока, а крупные частицы тяжелой фракции, перемещаясь над канавками, улавливаются поперечными ребрами.

На улавливающей поверхности, выполненной в виде зигзагообразной ячейки (рис. 10), предполагалась непрерывная разгрузка тяжелой фракции, но она не позволила получить высокое извлечение металла, вследствие высокого трения и уплотнения постели. Возможность непрерывной разгрузки была не реализована.

По результатам исследований был получен патент на новую конструкцию маятникового шлюза.

Таким образом, доказывается первое защищаемое научное положение.

Для эффективной работы шлюза необходимо добиться не только максимальной скорости осаждения частиц золота, что возможно при достаточной разрыхленности минеральной постели, но и удержать металл в ячейках, исключая флуктуацию частиц – вынос их из ячейки в легкий продукт. С этой целью тяжелая фракция предварительно заполнялась в ячейке на различную глубину (в нижнюю и среднюю часть ячейки). Далее осуществлялся процесс шлюзования при разном расстоянии между осью желоба и осью качания. Установлено, что флуктуация частиц из ячеек также возрастает по мере увеличения энергии потока.

Влияние отношения Ж:Т на извлечение металла на неподвижном и подвижном шлюзах показано на рис. 12.

На подвижном шлюзе наибольшее извлечение металла получается при разжижении 2:1. При неподвижном состоянии шлюза наибольшее извлечение получено при Ж:Т = 9:1. Извлечение металла на подвижном шлюзе значительно выше, чем на неподвижном.

Это объясняется тем, что при подвижном состоянии шлюза процесс характеризуется малыми скоростями, в сравнении с неподвижным шлюзом (рис.13).

На подвижном шлюзе скорость потока ниже, чем на неподвижном, т. к. материал по шлюзу транспортируется не только водой, но и неустойчивым состоянием на подложке (днище шлюза), а на неподвижном шлюзе – только водой.

Исследования показали, что в сравнении с традиционными шлюзами, маятниковый шлюз работает при малых расходах воды (4 – 5 раз), что предпочтительно с энергетической и экологической точек зрения. Меньшие скорости потока обеспечивают более высокое извлечение тонких и мелких классов.

Рис.12. Зависимость излечения металла от разжижения пульпы

Рис. 13. Зависимость скорости потока от разжижения пульпы

С целью выявления влияния исходной крупности сырья на извлечение мелкого и тонкого металла проведены опыты на следующих классах крупности: -3+0 мм, -6+0 мм, -12+0 мм, -25+0 мм, -50+0 мм. Исходное содержание металла составляло 1 %.

Крупность металла представлена следующими классами: -0,16+0,074 мм, -0,074+0,044 мм, -0,044+0 мм, фракционный состав металла равномерен. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Установлено, что глубина эффективного обогащения при исходной крупности от 3 до 50 мм не изменяется и составляет по классу – 0,044+0 мм – 50 %,-0,074+0,044 мм – 84 %, - 0,16+0,074 мм – 95 %, в то время на стационарных шлюзах при крупности исходного питания 50 мм эффективно будет улавливаться металл крупнее 0,5 мм.

Таким образом, доказывается второе научное положение.

В пятой главе представлены результаты опытно–промышленных испытаний шлюза маятникового типа, которые сопоставимы с результатами экспериментальными исследованиями в лабараторных условиях. В качестве исходного материала для проведения испытаний шлюза маятникового типа использовались: исходные пески карьера Балыкса, хвосты после промприбора (эфеля), черновой концентрат промприбора.

Таблица 2

Фракционное извлечение металла на шлюзе маятникового типа

Классы крупности исходного материала, мм

Классы крупности металла, мм

Содержание, %

Извлечение, %

концентрат

хвосты

концентрат

хвосты

-3+0

-0,16+0,074

-0,074+0,044

-0,044+0

20,14

4,4

2,67

0,039

0,042

0,13

96,25

84,12

51

3,75

15,88

49

-6+0

-0,16+0,074

-0,074+0,044

-0,044+0

18,89

4,15

2,5

0,046

0,042

0,13

95,6

83,93

50,7

4,4

16,07

49,3

-12+0

-0,16+0,074

-0,074+0,044

-0,044+0

18,83

4,09

2,46

0,038

0,043

0,13

96,4

83,81

50,42

3,6

16,19

49,58

-25+0

-0,16+0,074

-0,074+0,044

-0,044+0

19,15

4,24

2,54

0,061

0,044

0,13

94,22

83,44

50

5,78

16,56

50

-50+0

-0,16+0,074

-0,074+0,044

-0,044+0

19,54

4,35

2,59

0,059

0,042

0,13

94,4

84,05

50,03

5,6

15,95

49,07

Объем чернового концентрата при контейнерном сполоске промприбора составил 0,2 м3. Отбор проб исходных песков и хвостов промприбора производился точечным способом. Объем материала, взятого из одной лунки, составлял 0,25 м3, общий объем проб колебался в пределах 5 м3. Технологическая схема обогащения золотосодержащих песков представленна на рис. 14 . Результаты обогащения представлены в табл. 3; 4; 5. Предварительная классификация материала производилась с целью увеличения производительности шлюза по продуктивному (содержащему металл) классу.

Таблица 3

Результаты обогащения чернового концентрата

Продукт

Количество продукта, м3

Содержание Аu в продукте, г/м3

Количество Au в продукте, г

Извлечение, %

Концентрат

Хвосты (промпродукт)

0,006

0,194

49400,15

75,3495

296,4009

14,6178

95,3

4,7

Исходный материал (черновой концентрат)

0,2

1555,0935

311,0187

100

Исходные пески

Классификация и дезинтеграция

-50 мм +50 мм

Обогащение на шлюзе В отвал

Концентрат Хвосты

на доводку

Классификация и дезинтеграция

-16 мм +16 мм

Обогащение на шлюзе В отвал

маятникового типа

Концентрат Хвосты

Рис. 14. Технологическая схема обогащения золотосодержащих песков

Таблица 4

Результаты обогащения исходных песков

Продукт

Количество продукта, м3

Содержание Аu в продукте, г/м3

Количество Au в продукте, г

Извлечение, %

Концентрат

Хвосты

0,03

4,97

101,3733

0,0149

3,0412

0,0745

97,61

2,39

Исходные пески

5

0,6231

3,1157

100

Таблица 5

Результаты обогащения хвостов промприбора

Продукт

Количество продукта, м3

Содержание Аu в продукте, г/м3

Количество Au в продукте, г

Извлечение, %

Концентрат

Хвосты

0,03

4,97

27,4416

0,0134

0,8232

0,0666

92,5

7,5

Исходный материал (хвосты промприбора)

5

0,178

0,8898

100

На основании полученных результатов, рекомендуется использование шлюза маятникового типа для доводки черновых концентратов стационарных шлюзов, что позволит при контейнерной съемке чернового концентрата уменьшить простои, сократить потери метала за счет увеличения частоты сполоска, снизить трудозатраты на доводочные операции. Шлюз маятникового типа можно использовать для проведения эксплуатационного опробования месторождений, что позволит иметь более достоверную информацию о содержании в том числе мелкого золота на отдельных участках полигона и выбрать рациональную схему их переработки.

Расчетный экономический эффект от предполагаемого внедрения шлюза маятникового типа для доводки чернового гравитационного концентрата на объекте россыпной золотодобычи «Обогатитель», уч. Балыкса, с объемом переработки песков 50 м3/ч составляет 153 руб. в период за три года.

Эффект достигается при замене ручной доводки чернового концентрата на лотках, на шлюз маятникового типа, за счет более высокого извлечения золота в концентрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований решена важная научная задача по повышению эффективности сепарации на шлюзах с поперечными колебаниями.

Теоретические и экспериментальные исследования процесса разделения частиц по их плотности на шлюзе маятникового типа позволяющие сформулировать следующие основные результаты

1. Извлечение (осаждение) тяжелых фракций зависит от соотношения потенциальной энергии частиц и энергии их псевдоожижения, глубина гравитационного обогащения обратно пропорциональна энергии псевдоожижения дисперсного материала. Эффективность обогащения наиболее мелких и тонких частиц возрастает с уменьшением скорости потока, при этом транспортирование частиц породы по шлюзу достигается условием неустойчивого их состояния на подложке (днище шлюза), непрерывно изменяющей угол наклона.

2. Шлюз с непрерывно изменяющимся поперечным углом наклона позволяет снизить отношение Ж:Т до 2:1 практически независимо от крупности исходного материала. Извлечение мелких (– 44 мкм) классов также не зависит от крупности исходного материала.

3. Колебания шлюза относительно оси, расположенной ниже центра его массы, создает вертикальную составляющую ускорения частиц, что снижает суммарное (центробежное плюс гравитационное) ускорение постели в вертикальной плоскости и, при прочих равных условиях, увеличивает ее разрыхление. Это особенно важно при высоком содержании в исходных песках минералов промежуточной пролности. В результате увеличивается извлечение металла и производительность шлюза.

4.Рациональным вариантом конструкции улавливающих элементов на шлюзе маятникового типа является сочетание поперечных канавок в днище шлюза, что способствует уменьшению высоты постели и турбулезации потока в загрузочной его части с традиционными поперечными нарифлениями в хвостовой части.

5. Испытания шлюза в промышленных условиях подтверждают основные положения диссертационной работы. Определена область применения и перспектива разработки опытно–промышленного образца шлюза маятникового типа.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ РАБОТАХ:

1. Гольсман, процесса сепарации на шлюзе маятникового типа / , // Сб. тезисов докладов Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование метода поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых». – Красноярск, 2003. – С. 33.

2. Верхотуров, обогащение тонких классов золота / , , // Сб. материалов «IV Конгресса обогатителей стран СНГ», Том 2. – Москва: Альтекс. 2003. – С. 58-59.

3. Верхотуров, обогащение золотосодержащих руд / , , // Химия и Химическая технология. №10, 2003. – С. 34-36.

4. Верхотуров, обогащение благородных металлов в гравитационном поле / , , // Сб. материалов Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых». Часть 2. – Якутск, 2003.

5. Верхотуров, М. В. К механизму отсадки / , , // Сб. тезисов докладов третьего Всероссийского симпозиума с международным участием «Золото Сибири и Дальнего востока: геология, геохимия, технология, экономика, экология». – Улан-Удэ, 2004 – С.33.

6. Гольсман, шлюз для обогащения тяжелых минералов / // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование технологий производства цветных металлов». – Красноярск, 2005. – С. 76-77.

7. Гольсман, Д. А., Исследование скоростных режимов потока взвеси на шлюзе маятникового типа в сравнении с традиционным шлюзом / , // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование технологий производства цветных металлов». – Красноярск, 2005. – С. 86-88.

8. Гольсман, Д. А. К извлечению мелкого золота / , // Сб. научных трудов «Современные технологии освоения минеральных ресурсов». – Красноярск, 2005 – С.269-272.

9. Верхотуров, отсадки ширококласифицированного материала / , , Д. А Гольсман // Цветные металлы № 5, 2006. – С

10. Патент 2 МПК В03В 5/72. Шлюз маятникового типа для улавливания тяжелых минералов / , , - № ; заявл. 14.12.2004; опубл. 27.06.2006, Бюл. № 18.

Лицензия ЛР № 000 от 02.06.97

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ N___

Читинский государственный университет

, г. Чита, 672039

РИК ЧитГУ