СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 1994 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в технологических процессах не только для разделения рудных минералов и породных частиц, но и при обогащении золотосодержащих отходов.

Процессы обогащения золотосодержащих руд включают в себя стадии дробления исходного материала и разделения золотосодержащей фракции и пустой породы. Если золото имеет относительно крупные частицы (более 70 мкм), и они физически не связаны с другими минералами, входящими в руду, то такие руды могут быть обогащены по указанной выше технологии с использованием механического измельчения и гравитационного разделения [1]. Уже после такого обогащения золотосодержащий концентрат может быть направлен в переплавку для извлечения металлического золота. Однако в том случае, если золото физически связано с частями других минералов, а также если размер золотин менее указанного выше размера, то для извлечения такого золота необходимо произвести тонкое измельчение для последующей флотации, цианирования.

Анализ публикаций [1, 2] показывает, что ситуации, при которых обработке подлежат упорные руды, все чаще встречаются в практике обогащения золота. Золото настолько тонко вкраплено в руде, что не может быть сконцентрировано ни одним из физических методов. Такое золото извлекают химическим путем, либо отжига, либо окисления в водной среде под давлением, либо биологическим окислением. Так, при прямом цианировании золота его извлекается до 60%, а при окислении азотной кислотой при нагреве - до 91%.

Однако химические методы обогащения золота наряду с высокой эффективностью именно для упорных руд являются экологически грязным производством, требуют значительных материальных средств на очистку стоков. То же относится и к способам, использующим амальгамацию [3]. Ситуация с золотоносными концентратами осложняется еще тем, что потери золотого концентрата при его доводке зависят от того, каким образом подготовленная на этапе дробления руда воспринимается последующей стадией разделения. Золотины, покрытые минеральной пленкой (т.н. золотины в рубашке), содержащей преимущественно сульфиды и окислы железа, требуют разрушения этой пленки механическим путем. Потери материала в рубашке, например, при амальгамации, составляют в зависимости от классов крупности от 60 до 80%. Однако более тонкое измельчение не способствует реализации принципов селективного дробления [4], поскольку при этом происходит переизмельчение золота и его потери с эйфелями. Необходимо максимально разупрочнить кусок породы и, вместе с тем, не переизмельчить само золото.

К процессу избирательного дробления можно отнести способ [5], в котором перед извлечением золота из крупнозернистых концентратов последние прокатывают между валками. Золото уплощается, высвобождается из сростков, и поэтому становится пригодным для физической сепарации. Далее процесс разделения достаточно эффективно ведется в короткофокусном гидроциклоне, что позволяет реализовывать одновременно с разделением и классификацию. Однако, как следует из описанного, рассматриваемый способ не может быть применен для выделения тонких фракций и упорного золота.

Указанный способ является наиболее близким к заявляемому способу обогащения золотосодержащих руд, поскольку включает операции дезинтеграции породы путем мокрого измельчения и классификацию полученной пульпы на слив и пески. Такая технология обогащения применима для кварцевых золотосодержащих руд и предусматривает измельчение породы с помощью шаровых мельниц.

Вместе с тем, как показали исследования, дезинтеграция породы в шаровых мельницах не позволяет в полной мере обеспечить условия селективного измельчения, а именно это требование и явилось целью изобретения. Кроме того, известный способ не позволяет трансформировать тонкопластинчатые формы золотин в изометрические и очищать поверхность золотин от инородных наслоений: окисных и гидроокисных и иных пленок рубашек.

Предлагаемый режим измельчения позволяет придать золотинам развитую поверхность, трансформировать их формы, что дает возможность проведения более эффективной классификации и последующего выделения золота в концентрат. Достижение указанных технологических результатов является целью изобретения.

Поставленная цель достигается тем, что мокрое измельчение в способе обогащения золотосодержащих руд проводят путем воздействия на породу гидродинамических пульсаций и акустических волн посредством пропускания пульпы через роторно-пульсационный аппарат гидроударного действия при объемной мощности в рабочем пространстве 2,3 до 5,2 МВт/м³ и частоте пульсаций от 1,5 до 5 КГц, причем соотношение твердой и жидкой фаз на входе в аппарат поддерживают в пределах от 1:3 до 1:9 объемных частей. Кроме того, пески классификации с размерами твердых включений, превышающими пороговое значение, определяемое полнотой выделения золота в свободное состояние и возможностями средств концентрации золота в промышленный продукт, направляют на доизмельчение в роторно-пульсационный аппарат, а слив классификации с размерами твердых включений, меньшими указанного порогового значения, направляют на последующую концентрацию золота в промышленный продукт. Процесс может проводиться при избыточном давлении на входе роторно-пульсационного аппарата величиной от 3 до 14 атм.

Роторно-пульсационные аппараты относятся к средствам, обеспечивающим интенсификацию технологических процессов, в том числе, и в горно-обогатительной промышленности наряду с ультразвуковой, электроимпульсной (электрогидравлической) обработкой. Роторно-пульсационные аппараты весьма перспективны вследствие относительной простоты конструкции и высокой энергетической эффективности. Почти вся подводимая к аппарату энергия за исключением незначительных потеpь на трение в подшипниках и уплотнениях, используется для обработки материала.

Такие устройства обычно представляют собой корпус с встроенными в него коаксиально размещенными статором и ротором. Ротор и статор перфорированы - на их цилиндрических поверхностях образованы сквозные прорези. При вращении ротора от привода, соединенного с электродвигателем, происходит быстрое чередование совмещения и несовмещения прорезей, что влечет за собой синхронное изменение скорости движения обрабатываемой среды через прорези, т.е. возникает пульсирующий с большой частотой жидкостной поток. В результате обрабатываемая среда подвергается воздействию знакопеременных напряжений, гидравлических ударов, кавитации, акустических волн, мелкомасштабной пульсации в широком диапазоне частот. Указанные факторы значительно повышают скорость технологических процессов. Дополнительно интенсифицируется тепломассообмен в развитом турбулентном потоке при воздействии мелкомасштабной пульсации внутри небольшой вихревой камеры. Интенсивность обработки, характеризующаяся затратами объемной мощности в рабочем пространстве роторно-пульсационного аппарата, составляет несколько мегаватт на кубический метр [6].

Известно использование роторно-пульсационных аппаратов для измельчения золотосодержащих промпродуктов [7] . Так, роторно-пульсационные аппараты применялись в опытах по доизвлечению золота из золотосодержащих промпродуктов. Хотя самих сведений о целесообразности такой обработки применительно к золоту не приводится, сообщается лишь, что при кратности циркуляции 20 ч^-1 и времени обработки 3 ч увеличилось количество тонких фракций. При этом получен ожидаемый результат - твердый материал диспергируется, перетирается, а изменение гранулометрического состава влечет за собой перераспределение минералов (пирита, кварца) по фракциям. Степень перетирания зависит от основных механических характеристик - твердости, хрупкости, степени проявления спайности.

Согласно изобретению предлагается новый режим воздействия на золотосодержащую породу с помощью роторно-пульсационного аппарата гидроударного действия, который позволяет достигнуть нового эффекта - повышения эффективности обогащения за счет целенаправленного изменения формы золотин (трансформации в изометрическую форму) и изменения отношения размера золотин к размеру породных частиц в сторону его увеличения. Попутный технический результат - повышение качества очистки поверхности золотин от нерудных наслоений, можно считать ожидаемым, поскольку возможность интенсификации физико-химических процессов, в том числе именно для золотосодержащих руд является известной [8]. Это обусловлено воздействием акустических волн, возникающих при работе роторно-пульсационного аппарата, они позволяют улучшить проникновение жидкости по капиллярам и порам внутрь породы и вследствие этого повысить расклинивающую активность жидкости.

Способ может быть реализован с использованием роторно-пульсационного аппарата гидроударного действия и классификатора, например, гидроциклона. Схема подключения роторно-пульсационного аппарата может быть аналогична установке, описанной в [9]. Установка содержит емкость для пульпы, параллельно которой подключен роторно-пульсационный аппарат гидроударного действия с установленными на его входе и выходе вентилями для регулировки производительности и напора на входе. Давление измеряется манометром, а его величина регулируется.

Перед введением в аппарат породу измельчают до размера куска мельче 10 мм. В емкость заливают воду, включают привод и загружают золотоносную руду в соотношении твердой и жидкой фаз от 1:3 до 1:9 объемных частей. Устанавливают текущие режимы обработки - основную частоту аппарата, а также кратность циркуляции пульпы через аппарат в том случае, если процесс дробления осуществляют многократно или циклами.

В процессе функционирования аппарата под действием гидромеханических процессов (ударное воздействие, акустические волны, гидродинамические срезывающие усилия, пульсации давления, кавитация), а также саморазогрева происходит измельчение породных частиц, их гидратация, изменение фазового состава, а также изменение формы золотин. Тонкопластинчатые (чешуйчатые) частицы преобразуются в форму, приближающуюся к изометрической. При этом естественное уменьшение размера золотин происходит не так сильно, как для других частиц породы. Это свидетельствует о достижении технического результата изобретения - трансформации формы золотин и изменения отношения размер золотин/ размер породных частиц в сторону его увеличения.

Изометрическая форма золотин (комковидные и дисковидные частицы окатанных форм, иногда сцепленные между собой агрегаты) позволяет обеспечить на стадии разделения более эффективное их извлечение в концентрат. Кроме того, вследствие указанной обработки происходит изменение структуры поверхности самих золотин. Очищенная от рубашек поверхность приобретает шагреневый характер и присущий металлическому золоту цвет и блеск. Такая бугристая поверхность имеет площадь, большую номинальной, что является полезным в том случае, когда кроме гравитационного или центробежного разделения используется флотация. Указанное обстоятельство позволяет наиболее полно отделить относительно крупные и тяжелые частицы свободного золота от относительно мелких и легких частиц породы.

Явление изменения формы частиц золота может быть объяснено процессами их микроковки частицами породы, а также соударениями золотин между собой и ударов о стенки в статорно-корпусной части аппарата вследствие гидроударов и других их сопровождающих факторов. Подобные эффекты ранее частично наблюдались при облучении золотоносного песка в водной среде ультразвуком [10] . Однако, как известно, воздействие ультразвуком по механизму отлично от воздействия низкочастотным акустическим полем, создаваемым роторно-пульсационными аппаратами. Кроме того, длительность ультразвукового воздействия несопоставима с длительностью в предлагаемом способе (соответственно 3-4 ч и 5-15 мин).

Шагреневая поверхность образуется предположительно из-за особенностей дробления породных частиц, различающихся по упругим свойствам. Например, для пород кварцекарбонатного состава степень разрушения минеральных частиц кварца и карбонатов различна. Карбонаты окатываются, приобретают округлую форму, причем в большей степени в тонких классах. Кварцевые зерна, приобретая более окатанный вид, чем перед обработкой, сохраняют при этом даже в мелких классах, по крайней мере при обработке в течение 5-16 мин, острые края. Обработка в такой абразивной среде, кроме матирования поверхности золотин еще и очищает их, снимая поверхностные загрязнения и примазки.

Дальнейший процесс обогащения осуществляют традиционным путем с использованием средств гравитационного или центробежного разделения. Пески классификации с размерами твердых частиц, превышающими пороговое значение, определяемое полнотой высвобождения частиц золота и/или минералов - концентраторов золота из сростков и с возможностями средств последующей концентрации золота в промышленный продукт, вновь направляют на измельчение в роторно-пульсационный аппарат. Слив классификации с размерами твердых включений, меньшими указанного порогового значения, направляют на последующую концентрацию золота в промышленный продукт. В зависимости от результатов проб, отбираемых на стадии дезинтегрирования и разделения, процесс осуществляют как в замкнутом цикле с возвратом части продуктов разделения на начало процесса, так и в последовательном цикле. В последнем случае удобно использовать несколько роторно-пульсационных аппаратов и классификаторов, установленных последовательно для стадийного обогащения.

П р и м е р. Использовали роторно-пульсационный аппарат гидроударного действия с диаметром ротора 310 мм при диаметре статора 360 мм коаксиальной конструкции. Частота вращения ротора 2300 об/мин, объемная мощность в рабочем объеме 3,8 МВт/м³, основная частота - 3,2 кГц, расход через аппарат 90 м³/ч.

Обработке подлежала золоторудная кварц-карбонатная порода, предварительно измельченная до размера куска менее 10 мм. В породе преобладает карбонаты (60-80% ) и кварц (5-20%). Рудные минералы - сульфиды и золото, составляют 1% и менее от общей массы породы. Выделения золота имеют преобладающий размер 0,3 мм, при этом преимущественно в тонкопластинчатой форме (около 90%) с изогнутыми в различных направлениях тонкими краями. Неоткатанных золотин с комковидной, приближающейся к изометрической формой, присутствовало около 10%.

Дезинтеграция проводилась для сопоставления результатов в роторно-пульсационном аппарате в шаровой фарфоровой мельнице мокрого помола. Испытания показали, что при пропускании пульпы через роторно-пульсационный аппарат в течение 10 мин (количество циклов циркуляции 30), размер золотин уменьшился в 2 раза. Но вместе с тем увеличилось число золотин, приближающихся к изометрической форме, которое составило более 50% общего количества. В то же время отдельные зерна кварца и карбонатов до обработки имели размер 0,25-0,5 мм, а после обработки их размер составлял, мас.%: менее 0,1 мм - 68, менее 0,075 мм - 55, менее 0,050 мм - 40, менее 0,020 - 20. При времени обработки 13 мин (количество циклов 39) наблюдался преобладающий размер золотин 0,1-0,2 мм. При этом количество золотин тонкопластинчатых форм уменьшилось до 1%. При указанных двух длительностях дезинтеграции происходит окатывание зерен карбоната. При большей длительности процесса дезинтеграции (16 мин) происходит переизмельчение как золотин (их преимущественный размер менее 0,010 мм), так и породы. Золотины также приобретают изометрическую (шаровидную) форму. Во всех случаях для трех режимов обработки в роторно-пульсационном аппарате поверхность золотин бугристая, с металлическим блеском, преимущественно не содержащая рубашек.

Результаты минералогического анализа породы, дезинтегрированной в шаровой фарфоровой мельнице, показали, что селективного дробления и трансформации формы частиц не происходит. За те же периоды воздействия в продукте измельчения преобладают пластинчатые формы золота при уменьшении размера зерен до 3-4 мкм. По отношению к исходному материалу золотины приобретают округлые дискообразные формы, однако комковидных (изометрических) форм остается приблизительно столько же, сколько было в исходной пробе.

Таким образом, следует сделать вывод о возможности полезной трансформации формы золотин в процессе обработки пульпы золотосодержащих пород и повышении вследствие этого эффективности выделения полезного продукта. Изобретение является промышленно применимым.

Использование: в обогащении полезных ископаемых. Сущность: золотосодержащую породу измельчают и классифицируют на слив и пески. Эффективность обогащения повышается за счет того, что измельчение проводят в роторно-пульсационном аппарате (РПА) гидроударного действия при объемной мощности в рабочем пространстве от 2,3 до 5,2 МВт/м³ и частоте пульсаций от 1,5 до 5 КГц. Соотношение твердой и жидких фаз от 13 до 1 - 9. Пески классификации крупностью более граничной направляют на доизмельчение также в РПА. Процесс проводят при избыточном давлении на входе в РПА от 3 до 14 атм. 2 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД, включающий дезинтеграцию породы путем мокрого измельчения и классификацию полученной пульпы на слив и пески, направление слива на концентрацию золота в промышленный продукт, отличающийся тем, что мокрое измельчение проводят путем воздействия на породу гидродинамических пульсаций и акустических волн посредством пропускания пульпы через роторно-пульсационный аппарат гидроударного действия при объемной мощности в рабочем пространстве 2,3 - 5,2 МВт/м³ и частоте пульсаций 1,5 - 5 кГц, причем соотношение твердой и жидкой фаз на входе в аппарт поддерживают в пределах 1 : 3 - 1 : 9 об.ч. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при избыточном давлении от 3 до 14 атм на входе роторно-пульсационного аппарата. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пески классификации с размерами твердых частиц, превышающими пороговое значение, определяемое полнотой выделения частиц золота в свободное состояние и возможностями средств концентрации золота в промышленный продукт, направляют на доизмельчение в роторно-пульсационный аппарат.