Гравітаційні методи збагачення
Гравітаційне збагачення відоме людині понад 2 тис. років і залишається домінуючим дотепер [12, 32]. Хоча з розвитком флотації, магнітних методів, вилуговування та інших процесів його роль стала зменшуватися. В даний час гравітаційне збагачення є найбільш екологічно чистим і часом найефективнішим.
Гравітаційні методи використовуються на більшості золотовидобувних фабрик у поєднанні з флотацією та ціануванням руд з дуже дрібним та тонкодисперсним золотом.
Гравітаційне збагачення особливо ефективне в замкнутому циклі подрібнення для отримання великих зерен золота. На різних фабриках вилучення золота у циклі подрібнення гравітаційними методами коливається від 10 до 90%. На фабриках ПАР його в середньому становить близько 50 % [12, 32].
При переробці розсипних родовищ переважає гравітаційне збагачення як у стаціонарних фабриках і установках, що працюють на родовищах з порівняно великими запасами, і на пересувних і разборно-переносных установках.
Основні методи гравітації наведені малюнку 6.5.
Рис.6.5. Класифікація гравітаційних методів збагачення
Збагачення на шлюзах
В Україні при збагаченні золотоносних пісків найбільшого поширення набули шлюзи різних конструкцій, які є найбільш економічними та забезпечують високий рівень концентрації золота.
Вони є жолоб, на дні якого укладаються трафарети (рифлі) [12, 32].
Піски з водою подаються до голови (верхню частину) похило встановленого шлюзу. Найбільш важкі мінерали та метал осідають на дно шлюзу між рифлями, а легкі (порожня порода) зносяться потоком води у хвости.
Застосовують шлюзи дрібного наповнення длязбагачення пісків крупністю до 16 мм, шлюзи глибокого наповнення – для великого (до 50–300 мм) матеріалу.
Оптимальна довжина шлюзу залежить від тонини золота в розсипі: дуже тонке або лускате золото вимагає шлюз більшої довжини. Основна частина великого золота уловлюється на перших метрах шлюзу.
Довжина більшості сучасних шлюзів становить 15-20 м. На драгах стандартна довжина 6-8 м. Дрібне золото витягується за допомогою додаткових апаратів. При гідравлічній розробці розсипів застосовують шлюзи довжиною від 30 до 150 м, а іноді кілька сотень метрів. Раніше на Алясці шлюзи часто сягали 1500 м. На допоміжних роботах: промиванні проб, додаткової обробки концентратів і проміжних продуктів, старательських роботах застосовуються короткі шлюзи від 1,5 до 5 м ("прохідні", "колоди", "американки" тощо). д.).
Ширина шлюзу визначає його продуктивність за умови оптимального питомого навантаження на метр ширини. Стандартною шириною шлюзів вважається 0,7 м. Разом з тим ширина шлюзу є одним із найважливіших параметрів при його конструюванні. Так, при виборі ширини шлюзу мають бути збалансовані дві протилежні умови (вимоги). Для транспортування гальки, при заданій продуктивності шлюзу, потік має бути досить глибоким, щоб покривати шматки максимальної крупності. При витягуванні тонкого золота навпаки треба, щоб матеріал переміщався тонким шаром у потоці води, необхідної лише запобігання забивання рифлів піском. Щоб виконати зазначені вимоги, необхідна попередня класифікація пісків.
Ухил шлюзу вибирається таким, щоб водний потік міг виносити великий клас гравію, запобігати забиванню рифлів піском, і водночас дозволяв би облягати золото. При промиванні великогоплоского гравію потрібно більший нахил шлюзу, ніж при промиванні округлого. Кут нахилу шлюзу коливається не більше 3–9°, частіше 6–8°.
Шлюз-гуркіт - апарат, що поєднує в собі елементи мокрого гуркотіння в потоці зі збагаченням, встановлюють під кутом 16-18 ° і навіть більше.
Швидкість руху пульпи встановлюється залежно від крупності пісків, що промиваються, і визначається мінімальною величиною, необхідною для їх транспортування по шлюзу. Швидкість потоку в шлюзі для транспортування твердої фази можна визначити приблизно з урахуванням щільності мінералів.
Уловлювальні покриття шлюзів поділяються на жорсткі та м'які. Жорсткі покриття – це килимки та трафарети, м'які – килимки. На шлюзах з м'яким покриттям збагачуються піски з максимальною крупністю трохи більше 1–2 мм. Як килимки у нас застосовуються рифлена гума, рідше сукно. За кордоном, крім гумових, застосовуються плетені каламові та килимки з трави. В останні роки знаходять широке застосування килимки з натурального губчастого каучуку (лінатексу).
Гумові килимки виготовляються з різними наріфленнями та глибиною осередків.
Думки різних дослідників про найбільш раціональну та ефективну форму трафаретів розходяться. Так, на підприємствах Північного Сходу застосовуються здебільшого трафарети сходового типу (на шлюзах глибокого наповнення), на підприємствах Уралу, Сибіру — цільнотягнуті металеві трафарети. Така відмінність в першу чергу викликана тим, що в першому випадку збагачуються великі піски, що містять велике золото, у другому - дрібніше золото.
Трафарети в шлюзі, утворюючи "нерухому" щодо поздовжньої осі шлюзу постіль, затримують частинки золота, що осіли на дно зі стелі пульпи; дають їм можливість заповнюватиємність ліжка, переміщаючись у нижні шари її каналами; концентрують метал, утворюючи вихори, які тими ж каналами вимивають із ліжка частинки порожньої породи.
При збагаченні некласифікованих пісків з максимальною крупністю 100 мм і більше трафарети роблять у вигляді масивних решіток, рифлів, здатних сприймати сильні удари великих каменів, що рухаються в потоці і мають висоту, що наближається до максимальних розмірів цих каменів, а також здатних протистояти абразивному.
За наявності попередньої дезінтеграції та гуркотіння використовуються трафарети невеликої висоти та легшої конструкції, виконані у вигляді дерев'яних та гумових решіток, килимків тощо. Для концентрації дрібних пісків застосовуються трафарети із ще дрібнішими конструктивними елементами або ворсисті покриття.
При оптимальних параметрах процесу і великому золоті практично будь-який вид трафарет працює добре, в інших випадках їх конструкція має велике значення. Водночас вирішальним чинником вибору конструкції найчастіше є наявність навичок у їх виготовленні та експлуатації, а також економічність конструкції, яка залежить від місцевих умов роботи.
Для максимальної продуктивності шлюзу рифлі повинні чинити мінімальний опір потоку, але в той же час мати форму достатньої турбулізації потоку.
Вилучення золота на шлюзах залежить від ряду факторів: питомого навантаження по твердому, швидкості і глибини потоку пульпи на шлюзах, вмісту важких мінералів і гранулометричного складу золота в пісках, що збагачуються.
Практика показує, що оптимальний потік на шлюзах для уловлювання золота з пісків максимальної крупності 16-20 мм досягається при питомому навантаженні по твердому 3,5-4 м 3 /год на 1 м ширини при Ж:Тживленні рівному (12-15): 1 (за обсягом) і ухилі шлюзів 6-8 °. При навантаженнях від 5 до 10 м 3 /год на 1 м ширини в результаті нерівномірного розподілу пісків при смужці концентратів через 15-20 год вилучення золота знижується. Довжина шлюзів значно впливає на вилучення золота тому що основна маса великого і середнього золота вловлюється на перших двох метрах по довжині шлюзів дрібного наповнення, для прийнятного вилучення дрібного золота потрібна довжина шлюзів не менше 5-6 м. На шлюзах глибокого наповнення досить повне витяг при довжині 15-20 м. Іноді застосовуються шлюзи глибокого наповнення завдовжки кілька сотень метрів.
Дослідження процесу збагачення на шлюзах показують, що факторами, що знижують втрати золота дрібних класів, є: частіша заміна покриття (3-4 рази на добу замість звичайного один раз); зниження швидкості потоку пульпи до 0,6-0,8 м/с при зменшенні максимальної потужності живлення.
До недоліків шлюзів відносяться: порівняно висока трудомісткість при експлуатації, велика витрата води, низьке вилучення найтонших класів золота. Ці недоліки частково усуваються в нових конструкціях (вібраційних, рухомих, стрічкових, що обертаються, перекидаються).
На вібраційних шлюзах досягається збільшення ємності ліжка шляхом вібророзпушення, збільшується щільність пульпи в 1,5-2 рази, тобто. знижується витрата води і, відповідно, швидкість потоку та більш ніж у 3 рази знижуються втрати тонкого золота. Рухливі шлюзи, що складаються з окремих елементів, що перекидаються і обертаються, дозволяють знизити трудомісткість смужка, зменшити інтервал між сполоском до 2 годин і збільшити вилучення золота.
Вищі результати виходять у звужуваних шлюзах згладким дном, включаючи конус Рейхерта. У жолобі, що звужується в напрямку потоку тонкі і важкі частинки за механізмом стиснутого осадження і просочування в проміжках (порах) концентруються в нижній частині потоку. У міру звуження шлюзу глибина потоку і, відповідно, товщина шару твердої фази збільшуються, що дозволяє за допомогою відсікачів розділяти по добре сформованій межі легку та важку фракції.
Конус Рейхерта можна розглядати як ряд жолобів, що звужуються, але без бічних стінок, розташованих по колу і примикають один до одного.
Максимальна крупність матеріалу, що подається на ці шлюзи та конуси, становить 2 мм при вмісті твердої фази 55–65 %, у тому числі шламів – не більше 5 %. Такі характеристики харчування досягають видаленням з вихідного матеріалу великих частинок методом грохочення, а шламу методом гідрокласифікації. Апарати найбільш ефективні для отримання важкої фракції в діапазоні крупності -0,5 +0,05 мм. Ступінь концентрації одному апараті дорівнює 2. У промисловому циклі зазвичай набирають до 8 конусів.
Конус Рейхерта використовують на деяких золотопереробних фабрик Австралії в циклі подрібнення руди.
Хороші результати дає багатодічний шлюз, що представляє 40-денний автомат, поверхня якого виконана зі скловолокна, з циклом збагачення 35хвилин, після чого відбувається перекидання покету дек для смужка.
Для збагачення пісків, що містять не більше 15–20 % дрібного золота), ефективна і набуває все більшого поширення вдосконалена шлюзова технологія, при якій максимальна крупність живлення шлюзів не перевищує 4–5 мм, при цьому за рахунок різкого зменшення швидкості потоку води на шлюзах втрати золота, особливо дрібного, знижуються у 1,5–2 рази [9].Зазначена технологія реалізована в промприладах типу ПГШІ-50, ПГШІ-100, які використовуються не тільки в Україні, а й поставляються до країн ближнього та далекого зарубіжжя (рис.6.6.).
Рис.6.6. Промивний прилад ПГШІ-50 у роботі
Очевидно, що на багатьох золотих копальнях і старательських артілях шлюзи будуть застосовуватися і в XXI столітті, особливо при переробці бідних розсипів невеликої потужності і в тих регіонах, де погана технічна база. Мабуть, що можливості вдосконалення шлюзів далеко не вичерпані.