Предварительное обогащение золотосодержащих руд тяжелосредной сепарацией

Тестова И.Я., старший научный сотрудник лаборатории обогащения алмазосодержащего сырья, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Кононко Р.В., заведующий лабораторией обогащения алмазосодержащего сырья, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

В последние время в свете вовлечения в переработку большого количества материалов с низким содержанием ценного компонента и увеличения объемов сложных руд, требующих тонкого измельчения, наблюдается устойчивый рост интереса к предварительному обогащению, в том числе гравитацией. Одним из наиболее эффективных гравитационных процессов предварительного обогащения является тяжелосредная сепарация.

Предварительное обогащение – это процесс отделения пустой породы с целью обеспечения эффективного извлечения ценного компонента до перехода к более интенсивной переработке на последующих технологических циклах. Оно практикуется на промышленных предприятиях достаточно долгое время, и интерес к данной технологии в последние годы возрастает в свете сложившихся производственных условий: необходимости перерабатывать материал с низким содержанием ценного компонента, больших объемов сложных руд, требующих тонкого измельчения. Помимо прочего, эти факторы, как правило, являются причиной повышения расходов на энергетические ресурсы.

Применение предварительного обогащения дает следующие преимущества:

• снижение себестоимости добычи за счет применения прогрессивных массовых методов добычи руды независимо от ее разубоживания;
• снижение капитальных и эксплуатационных расходов (повышается рентабельность циклов измельчения, флотации, отделения мелкой фракции и т.д.);
• наращивание запасов руды (переработка и обогащение руд с более низким содержанием ценного компонента);
• повышение производительности горнодобывающего предприятия без увеличения мощности действующей фабрики;
• возможность использования отходов добычи в качестве вспомогательного материала (например, материала обратной закладки на подземном руднике или агрегатов) или их реализации, снижение требований с точки зрения строительства и функционирования хвостохранилищ;
• повышение эффективности последующих технологических процессов (например, удаления мягких шламообразующих минералов до измельчения);
• возможность внедрения как на действующих, так и на новых предприятиях;
• производственная экологичность:
  • сокращается расход энергии на циклах переработки;
  • сокращаются объемы питания мельницы;
  • повышается извлечение металла на циклах переработки (повышенное содержание ценного компонента в материале питания);
  • повышается эффективность эксплуатации мельницы по металлу;
  • уменьшается площадь фабрики: фабрика может быть построена на подземном руднике; снижаются производственные требования к фабрике, располагающейся непосредственно на поверхности, хвостохранилищам;
  • технология может применяться для повторной переработки отвалов с целью извлечения остаточных ценных компонентов и, таким образом, уменьшения влияния на окружающую среду [4].

Обогащения в тяжелых средах – это наиболее эффективный гравитационный процесс, позволяющий даже на стадии предварительного обогащения руд достичь четкого разделения полезного ископаемого по заданной плотности. Основное преимущество тяжелосредной сепарации (ТСС) – ее высокая технологическая эффективность: получаемые показатели обогащения близки к теоретически возможным.

Применение тяжелосредной сепарации имеет также следующие преимущества:

• возможность точного разделения по плотности материала при минимальном засорении продуктов обогащения посторонними фракциями;
• широкий диапазон крупности сепарируемого материала;
• возможность выбора необходимой плотности от 1,1 до 3,1 г/см³;
• малая чувствительность к колебаниям нагрузки и изменению вещественного состава руды;
• простой технологический контроль (плотность среды);
• простое оборудование (грохоты, насосы, гидроциклоны или сепараторы корытного типа).

Таблица 2. Массовый баланс тяжелосредной сепарации: руда месторождения Discovery

Рисунок 1. Результаты испытаний по проекту Banks Island Gold

Результаты лабораторных испытаний по методу обогащения в тяжелой жидкости золотосодержащей сульфидной руды представлены на рис. 2. Проба была измельчена до 100 % класса 12,5 мм (1/2"), отсортирована до 500 мкм; была выделена фракция крупностью -12,5 мм/+500 мкм и удельным весом от 3,20 до 2,65 г/см³. Золото в материале связано с арсенопиритом, поэтому наблюдалась практически идеальная корреляция между уровнем извлечения Au и мышьяка (рис. 2). Своей высшей точки кривая достигает при удельном весе 2,80 г/см³, что указывает на возможность использования метода тяжелосредной сепарации. В данной точке сепарации выход пустого продукта составил приблизительно 70 %, уровень извлечения золота – около 98 %. Исходное содержание ценного компонента в пробе – около 14 г/т, в концентрате – практически в три раза выше – около 40 г/т [4].

Рисунок 2. Испытание обогащением в тяжелой жидкости золотосодержащей сульфидной руды

В 1972–1974 годах была установлена экономическая целесообразность применения тяжелосредного обогащения в технологии переработки золотосодержащей руды месторождения Сухой Лог для обеспечения рентабельности предприятия в условиях пониженного содержания золота в исходной горной массе [2].

Пробы для исследований представляли собой материал прожилково-вкрапленных кварц-сульфидных руд, содержащих в основном углисто-кварцево-серицитовые сланцы. Содержание золота в руде составляло от 0,2 до 3,6 г/т. Рудная минерализация в них выражена кварц-сульфидными прожилками размером 2–7 мм. Углистое вещество равномерно рассеяно в массе чешуек. Рудная минерализация представлена кварц-сульфидными прожилками, приуроченными к плоскостям отслаивания в сланцах, реже встречаются секущие. Золото приурочено к кварц-сульфидным агрегатам, образует в сульфидах скопления, выделяется по контактам зерен пирита и кварца; пирита и сланцев. Около 35 % золота от исходного находится в свободном виде, а основная его масса ассоциирована с сульфидами.

Полупромышленными испытаниями по обогащению руды крупностью -40+2 мм и -40+6 мм в тяжелой суспензии установлено, что извлечение золота в концентрат получено соответственно 93,6 % и 96,3 % (содержание золота в концентрате – 8,0 г/т и 6,4 г/т) при его выходе 43,5 % и 54,8 %, а содержание золота в хвостах составило 0,4 г/т и 0,3 г/т.

Исследования на руде крупностью -6+2 мм с содержанием золота 3,2–3,8 г/т осуществлялось в гидроциклоне. Извлечение золота в концентрат составило 91,8–94,4 % (содержание золота в концентрате – 8,4-16,2 г/т) при его выходе 22,6–35,2 %, а содержание золота в хвостах – 0,3–0,4 г/т.

В 1974 году на Балейской опытной фабрике были проведены испытания процесса тяжелосредного обогащения в колесном сепараторе на циркулирующей нагрузке мельницы «Каскад» крупностью -40+2 мм. При плотности разделяющей среды 2,80 г/см³ выход хвостов составил 65 % по операции (35 % от исходного), а содержание золота в них – 0,35 г/т. При этом извлечение золота в концентрат составило 90,9 %. Введение операции тяжелосредной сепарации циркулирующей нагрузки мельницы «Каскад» позволяет не только повысить ее производительность от 90–100 до 220–250 т/ч, но и приводит к существенному (в 1,5 раза) повышению массовой доли золота в питании последующего передела отсадки.

В 2005 году выполнены лабораторные исследования по обогащению в тяжелой суспензии золотосодержащей руды участка «Западный» месторождения Сухой Лог [3]. При обогащении рудного материала крупностью -20+5 мм извлечение золота в концентрат составило 95–97 % при его выходе 39–48 % и отвальном содержании золота в хвостах 0,2–0,3 г/т. При обогащении материала крупностью -5+1 мм в динамических условиях (в тяжелосредном гидроциклоне) извлечение золота в концентрат составило 95–96 % при его выходе 35–42 % и отвальном содержании золота в хвостах – 0,20–0,34 г/т. Сделан вывод о том, что применение тяжелосредной сепарации в качестве операции предварительного обогащения позволит вывести из технологической схемы фабрики до 62 % хвостов крупностью -20+1 мм с отвальным содержанием в них золота 0,30 г/т.

Тестовыми исследованиями на обогатимость руды другого золоторудного месторождения установлено, что обогащение исходной руды класса крупностью -10+5 и -5+1 мм в тяжелой суспензии при плотности разделения 2,70–2,75 г/см³ обусловит получение выхода хвостов на уровне 61–62 % при отвальном содержании в них золота 0,2–0,4 г/т. При этом, рассчитано, что на действующей ЗИФ тяжелосредной сепарацией из циркулирующей нагрузки мельницы полусамоизмельчения крупнее 1 мм можно выделить ~25 % породы, с отвальным содержанием золота, увеличив тем самым производительность по исходной руде.

Выполненные в 2010 году лабораторные исследования на обогатимость пробы разубоженной золотосодержащей руды еще одного месторождения показали, что предварительное тяжелосредное обогащение материала классов крупностью -50+5 мм и -5+1 мм позволит вывести в отвал 52–60 % хвостов с забалансовым содержанием золота 0,26–0,34 г/т и повысить в 1,44–1,66 раза массовую долю золота в концентрате при его извлечении 85,0 %.

Таким образом, применение метода тяжелосредной сепарации для предварительного обогащения упорных и бедных золотосодержащих руд является перспективной областью и может позволить золотодобывающим предприятиям существенно улучшить экономические показатели отработки месторождений таких руд.

Список использованной литературы:

1. Некоторые возможности переработки упорных золотых руд // Золотодобыча, // Лодейщиков В.В. – Иркутск, 2008 г. – №117 – 76 с.
2. Полупромышленные испытания технологии переработки руд месторождения «Сухой Лог» с пониженным содержанием золота // Отчет по НИР // Иргиредмет/ Певзнер М.Л. – Иркутск, 1974 г. – 68 с.
3. Проведение исследований по обогатимости руды месторождения «Западное» (этап 2.2 Предварительное обогащение руды в тяжелых средах) // Информационная записка // Иргиредмет / Прокопенко А.В. – Иркутск, 2005 г. – 53 с.
4. Legault-Seguin, E. Dense medium separation: An effective and robust preconcentration technology / E. Legault-Seguin, C. Mohns, M. Rylatt. – Текст : непосредственный // Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Canadian Mineral Processors. – Ottawa, Canada : 2016. – С. 381-400.
5. Theta Gold Mines. Investor Presentation – High Growth, Low Cost Gold Developer. April 20, 2021 (https://media.abnnewswire.net/media/en/docs/ASX-TGM-2A1293401.pdf).