Извлечение золота на шлюзах и винтовой сепарации (из практического опыта работы на разведке и добыче золота)

Сегодня, как и 100 лет назад, в практике промышленной разработки месторождений россыпного золота в качестве основного обогатительного модуля промывочных приборов любого типа наиболее часто используется ШЛЮЗ (в различных его модификациях). И это неудивительно: по простоте изготовления и использованию конструкции, минимальному уровню эксплуатационных затрат, производительности и обеспечиваемой степени концентрации это устройство вне конкуренции. При этом уровень извлечения золота в шлюзовой концентрат, большей частью, вполне приемлемый, зачастую (не всегда) несущественно отличающийся от обеспечиваемого альтернативными устройствами, применяемыми в более дорогих и сложных «развитых схемах» обогащения.

В то же время, как и любое обогатительное устройство, шлюз имеет определенные ограничения в сфере применения. Эффективность его использования, а именно степень извлечения шлихового золота в концентрат (впрочем, как и у конкурирующих устройств водно-гравитационного обогащения) существенно зависит, прежде всего, от крупности металла в обогащаемом материале (песках). Вопросы этой связи экспериментально, в т.ч. на действующих промышленных промывочных приборах разного типа, изучались институтами «Иргиредмет» (г. Иркутск) и «ВНИИ-1» (г. Магадан). Те, «кто в теме», при выборе обогатительного оборудования и разработке технических проектов при расчете потерь используют известные нормативные таблицы Иргиредмета [1] и ВНИИ-1 [2].

Также общеизвестно, что практическое извлечение на шлюзе в каждом конкретном случае, помимо крупности (гранулометрического спектра) золота, зависит от множества как объективных, свойственных разрабатываемому объекту факторов (морфологии и уплощенности золотин, промывистости обогащаемых песков и содержания в них минералов тяжелой фракции), так и факторов, определяемых выбором и практической реализацией технологической схемы обогащения (крупности подаваемого на шлюз материала, глубины и скорости потока, эффективности работы узла дезинтеграции, частоты сполоска и etc) [3].

В настоящей статье приведены результаты промышленного обогащения на идентичных промывочных приборах золотоносных песков, заметно различающихся технологическими свойствами и крупностью золота.

Использовались три одинаковых промывочных прибора ПБШ-150 (№№1, 2 и 3), смонтированных на стационарных стоянках (рис. 1).

Узел дезинтеграции — скруббер-бутара СБР-150 с перфорацией на 50 мм.

Узел обогащения — шлюзовой модуль общей площадью 29 м², в т. ч. два ручья ШГН длиной 4 м при ширине 1 м, два ручья шлюза-классификатора 4х1 м, контрольный ШГН длиной 5 м при ширине 1 м и 2 ручья ШМН 5х0,8 м (рис. 2).

В качестве улавливающего покрытия на всей площади шлюзового модуля использовались дражные ковры производства ООО «СК-Полимеры» №362 (с прямоугольной наклонной ячеей) и/или №366 (с квадратной ячеей). Трафареты на ШГН лестничные (70 мм), на ШМН — дражные из просечно-вытяжного листа. Ширина щелей колосникового гидрогрохота — 5 мм.

Крупность обогащаемого материала: ШГН — минус 50 мм, КС и ШМН — минус 5 мм, контрольный ШГН — минус 50+5 мм.

Пески, добытые в зимний период и выложенные на стационарных рудных дворах, подавались на промывку экскаваторами. Фактическая средняя (по сезону) производительность каждого прибора по исходным составила 1800 м³/сутки (при 20-часовой промывке). Среднесуточная касса — в пределах 2,0–2,5 кг шлихового золота с прибора.

Схема водоснабжения оборотная, расход воды на промывку — ≈1200 м³/час. Угол наклона днища шлюзового модуля — 8,5°. Глубина потока на ШГН — ≈150 мм. Сполоск шлюзов — контейнерный, 2 раза в сутки, с раздельной доводкой шлюзового концентрата ШГН и ШМН+КС.

На приборах ПБШ №№1 и 2 обогащались «сухие» (весовая льдистость — 9,7%) труднопромывистые пески, характеризующиеся низким выходом бочечной гали +50 мм (7%) и высокой (38,5%) долей илисто-глинистой фракции. На ПБШ №3 обогащались легкопромывистые пески: выход бочечной гали — 16,5%, средняя льдистость — 23,5%, содержание илистой фракции — менее 18% (табл. 1).

По разведочным данным шлиховое золото песков ПБШ №№ 1, 2 заметно крупнее такового ПБШ №3 (табл. 2). Медианный размер — 0,81 мм при доле класса минус 0,25 мм 1,7% против 0,5 мм и 13,21% соответственно на ПБШ №3. Золото обоих участков хорошо сортированное, принципиально не отличается по уплощенности, которая в обоих случаях приличная и статистически характеризует золото как «пластинчатое». Все же во всех классах крупности средняя масса знаков по участку ПБШ №3 несколько ниже (табл. 2).

*По участку ПБШ1, 2 маса разведочной навески золота - 350,56 г; по участку ПБШ3 - 9,95 г.

Золото ПБШ №№1, 2 — хорошо окатанное, окатанность золота ПБШ №3 — плохая и средняя, при сглаженности контуров на большинстве золотин сохраняются элементы первичной морфологии и рельефа (рис. 3).

На приборах ПБШ №1 и №2 в течение всего сезона осуществлялся систематический количественный контроль потерь в текущих хвостах шлюзов, реализованный отбором и промывкой проб, отобранных со стационарных щелевидных пробоотборников, смонтированных на сливе шлюзовых модулей (рис. 4). Весь объем фракции минус 5 мм хвостов шлюза ПБШ №3 после дополнительного грохочения по классу 2 мм обогащался на ОМВ-45 (производство ООО НПК «Спирит») (рис. 5).

Эти мероприятия вкупе с ежесуточным рассевом кассы (раздельно с ШГН и ШМН+КС по каждому промывочному прибору) позволили в цифрах оценить потери и извлечение металла каждого класса крупности с составлением баланса золота по технологическим продуктам: концентрат ШГН – концентрат ШМН+КС – концентрат ОМВ-45/эфеля.

Средние за весь период промывки результаты сведены в таблицу 3.

Извлечение металла в концентрат ШГН на всех трех приборах ПБШ практически одинаковое — около 91%. При этом извлечение на ПБШ №3 в каждом из классов крупности (крупнее 0,25 мм) значимо выше (см. табл. 3), но за счет высокой доли класса минус 0,25 мм, извлечение по которому на ШГН составляет 63,6%, общее извлечение выравнивается.

Уровни доизвлечения (в относительных процентах в общем балансе) металла по каждой фракции на остальной части шлюзового модуля (ШМН+КС) также близки по всем приборам и закономерно увеличиваются от крупных фракций (+1 мм – 1,5–2,3%) к мелким (минус 0,25 мм – 23,4–27,2%). Так как в исходных песках ПБШ №3 золото более мелкое (см.табл. 3), суммарное доизвлечение на ШМН+КС здесь составило 7,26% против 3,8–3,9% на ПБШ №1 и №2. Таким образом, суммарное извлечение металла на шлюзовом модуле ПБШ №3 составило 98,14%, на ПБШ №1 и №2 — 94,88% и 94,8% соответственно, при том факте, что золото ПБШ №3 заметно мельче (медиана — 0,5 мм, доля фракции минус 0,25 мм — 13,2%).

Суммарные потери со шлюзового модуля ПБШ №3, по данным обогащения хвостов шлюза на ОМВ-45, оцениваются всего в 1,86%, при этом потери по классу минус 0,25 мм составили 9,18%, по классу минус 0,5+0,25 мм — 2,39%, а в классе +0,5 мм — всего 0,29%.

Суммарные потери со шлюзовых модулей ПБШ №1 и №2 заметно выше — 5,12% и 5,2% соответственно, причем они значимые по всем классам крупности, включая +1 мм.

Если посмотреть на уровень извлечения секции ШМН+КС (в % от поступившего на них золота, т.е. потерь с ШГН), то выявляется интересная картина (табл. 4).

Если для ПБШ №3 извлечение закономерно уменьшается от крупных классов к мелким — от 100% в классе +1 мм до 74,77% в классе минус 0,25 мм, то для ПБШ №1 и №2 картина на первый взгляд парадоксальная. Извлечение уменьшается от МЕЛКИХ классов к крупным, причем от вполне удовлетворительных 68,6–74,4% в классе минус 0,25 мм до неприлично низких 28,4–36,7% (!) в классе +1 мм (см. табл. 4).

В табл. 5 приведены средние гранулометрические составы шлихового кассового золота для приборов ПБШ №№1, 2 и 3, раздельно по продуктам технологического передела: ШГН, ШМН+КС, ОМВ-45 (эфеля).

На рис. 6 такие же, но уже посуточные данные вынесены на тройные диаграммы в координатах +1 мм, минус 1+0,5 мм и минус 0,5 мм.

Рис. 6 см. слева от текста "Грансостав шлихового кассового золота по технологическим переделам ПБШ №№1, 2 и 3"

Для ПБШ №3 спектр грансостава кассового металла закономерно смещается в сторону мелких классов от головной части шлюзового модуля (ШГН) к хвостовой (ШМН+КС) и минимален в хвостах шлюза, которые применительно к ПБШ №3 в поточном режиме обогащались на ОМВ-45 (см. табл. 5, рис. 6). Медианный размер золота, доизвлеченного на ШМН+КС, в 1,82 раза ниже, чем извлеченного на ШГН — 0,33 и 0,60 мм соответственно. А медиана золота ОМВ-45 — всего 0,26 мм.

На ПБШ №1 и №2 золото, доизвлеченное на хвостовой секции шлюзового модуля ШМН+КС, также в 1,75–1,8 раза мельче такового с головной части ШГН как в среднем (табл. 5), так и в суточной динамике (рис. 6). А вот золото, потерянное с хвостами шлюза, по данным опробования текущих хвостов, заметно крупнее доизвлеченного на ШМН+КС — медиана 0,63–0,66 мм против 0,5–0,52 мм. Доля класса минус 0,25 мм в хвостах шлюза — 3,4-4,5%, а в золоте с ШМН+КС — 13,1–13,4%.

Эта принципиальная разница в грансоставе золота по продуктам обогатительного передела между ПБШ №3 и ПБШ №№1, 2 прекрасно видна на тройных диаграммах (см. рис. 6) — синие, зеленые и желтые фигуративные точки — ШГН, ШМН+КС и хвосты шлюзовых модулей каждого прибора соответственно.

В таблице 6 приведены имеющиеся данные по средним массам знаков золота по каждому классу крупности для разных продуктов обогатительного передела. Несмотря на определенную неполноту наблюдений, общая картина характерна: для ПБШ №1 и №2 самое уплощенное золото в шлюзовом концентрате с ШМН-КС — средняя масса знаков ведущих классов крупности в 1,5–2 раза меньше таковой в исходных песках. А уплощенность золота из хвостов шлюза (эфелей) отличается от исходных песков несущественно.

*Рассев представительной навески, наработанный при обогащении текущих эфелей на хвостовом контрольном шлюзе

**Рассев объединенных навесок проб систематического контроля текущих хвостов

На ПБШ №3 золото в хвостах шлюза как по результатам опробования лежалых эфелей, так и извлеченное винтовой сепарацией на ОМВ-45 в 1,7–1,9 раза уплощеннее, чем в исходных (см. табл. 6).

Таким образом, комплекс систематических наблюдений однозначно свидетельствует, что по всем трем промприборам около 91% золота было извлечено в концентрат ШГН. Напомню, что длина ШГН используемых шлюзовых модулей всего 4 м (два ручья общей площадью 8 м²). Золото, упущенное ШГН и доизвлеченное остальной улавливающей поверхностью шлюзового модуля (ШМН+КС), во всех случаях закономерно характеризуется меньшей крупностью (медиана меньше в 1,75–1,82 раза) и существенно большей уплощенностью (в 1,44–2,2 раза в разных классах крупности).

Суммарные потери со шлюза ПБШ №3 на уровне 2%, на ПБШ №№1, 2 — около 5%. Это существенно ниже (особенно для ПБШ №3), чем расчетные потери для существующего грансостава золота по методике Иргиредмета и ВНИИ-1 [1]. Я не счел необходимым перегружать заметку расчетными таблицами, благодаря онлайн-сервису на сайте Золотодобыча (https://zolotodb.ru/article/10141) каждый заинтересовавшийся может «забить» в форму цифры по грансоставу как по разведочным данным (см. табл. 2), так и грансоставу кассы (см.табл. 5) и в течение минуты получить результат, подтверждающий справедливость вывода.

Если на ПБШ №3 в хвостах шлюза золото предельно мелкое и уплощенное (чешуйчатое), то в хвостах шлюзов ПБШ №№1 и 2 золото крупнее и «мордатее» такового, доизвлеченного после ШГН на секции ШМН-КС. Следует отметить, что хвосты шлюзов ПБШ №№1, 2 заправлялись в трубу и направлялись в илоотстойник. На выходе трубы (через 30 м) нижняя часть потока отсекалась и выводилось на 6-метровый хвостовой контрольный шлюз (хвостовой КШ) среднего наполнения (виден на рис. 2). Именно суточные данные рассева золота с хвостового КШ вынесены желтыми точками на диаграммах ПБШ №№1 и 2 на рис. 6. Грансостав в точности повторяет таковой, полученные по данным обогащения проб контроля текущих хвостов (см. табл. 5), что подтверждает корректность методики контроля. Но повторяет за одним исключением — в золоте с хвостового КШ шлюза стабильно присутствовал класс минус 4+2 мм в среднем количестве 2,5%, который не попадал в контрольные пробы текущих хвостов из-за непредставительности объема последних. Более того, спорадически на хвостовом КШ отмечались знаки +4 мм (средняя доля этого класса в концентрате хвостового КШ за сезон — 0,28%) в виде самородочков массой от 0,2 до 1,2 грамма!

То есть на ПБШ №1 и №2 секция ШМН+КС доизвлекала мелкое и чешуйчатое золото и волшебным образом пропускала сравнительно крупное и «мордатое» золото, включая граммовые самородки, которые в общем-то и ШГН проскочить теоретически не должны были .

Волшебства никакого нет, если взглянуть на рис. 7, а затем вернуться к табл. 1.

Как уже подчеркивалось выше, пески ПБШ №3 характеризовались исключительной промывистостью, хорошо оттаивали и, кроме того, имели исчезающе низкий выход тяжелой фракции. Лично я в своей практике впервые вижу коврики на шлюзе после 11 часов работы, на которых только золото и галька, при полном отсутствии шлиха, не говоря уже о песке и глине. Отсюда и извлечение на шлюзе 98%, несмотря на медиану 0,5 мм, уплощеность золотин и долю класса минус 0,25 мм больше 10%.

Пески ПБШ №1 и №2 плохо оттаивали из-за низкой влажности, относились к труднопромывистым и хуже дезинтегрировались в скруббере, в частности из-за низкого содержания гали +50 мм. На руддворе приходилось постоянно держать два тяжелых бульдозера на рыхлении для обеспечения оттайки и частичной дезингтеграции. Если один из бульдозеров вставал на ремонт, потери со шлюза сразу «подскакивали» с 1,5–2,5% до 5–6%. Все свободное и более крупное золото «садилось» на ШГН, свободное мелкое и тонкопластинчатое хорошо доизвлекалось на ШМН+КС. А то, что было связано в глинистых комочках и мерзляках, транзитом проходило через всю площадь шлюзового модуля в эфеля вне зависимости от крупности и уплощенности. Часть последнего (20–30%) высвобождалась в турбулентном потоке 30-метровой сливной трубы и могла быть доизвлечена на хвостовом КШ.

Поскольку выше упоминался термин «баланс», то далее о потерях в гале. На ПБШ №1 и №2 вся галя в полном объеме перемывалась (содержание — от 0,2 до 0,6 г/м³). После повторной промывки галя выходила предельно чистая и могла быть использована для отсыпки дорог и ГТС. Увеличение объема промывки на 6-7% (выход гали) обеспечило увеличение кассы на 2,5%.

Выход гали ПБШ №3 составил 16,5%. Фактическое содержание золота в гале, по результатам контроля (валовые пробы), — от 0,02 до 0,11 г/м³ (среднее — 0,06 г/м³). Потери золота с галей — 0,79% от исходного.

И еще несколько слов о винтовой сепарации на ОМВ-45 (см. рис. 5). На модуль песковым насосом после грохочения по классу 2 мм подавалась подрешетная фракция хвостов ШМН ПБШ №3 (порядка 35-45 т/час). Выход концентрата винтовой сепарации был отрегулирован по максимальной производительности входящего в комплекс концентрационного стола СКО-7,5. Финишный выход концентрата с модуля (концентрат СКО-7,5) благодаря исчезающе низкому содержанию тяжелой фракции составлял не более 250 л в сутки.

Концентрат в контейнере транспортировался в цех доводки, где обогащался по схеме: первичное сокращение на СКО-7,5, причем выход ЗСК на этой операции не превышал 3,5–5,0 л от входящих 250 л (рис. 8); рассев на три класса на ситах 0,5 мм и 0,25 мм; финишная доводка каждого класса на СКО-1; отдувка золотой головки +0,25 мм; и плавка золотой головки минус 0,25 мм (85% шлихового золота). Доизвлечение золота из хвостов шлюза на ОМВ-45 составило 1,86% (в т.ч. в классе минус 0,25 мм — 9,2% от исходного).

На ОМВ-45 хвосты винтовой сепарации и СКО-7,5 выводились в отстойник-хвостохранилище через хвостовой контрольный шлюз мелкого наполнения 0,8х6 м, армированный дражными трафаретами (см. рис. 5). Сполоск шлюза осуществлялся ОТК ежесуточно, доводка на СКО-1 выполнялась в цехе обработки геологических проб. За весь сезон с хвостового КШ было извлечено меньше 10 граммов весьма мелкого и тонкого золота, что составило 0,74% от поступившего на ОМВ-45. То есть извлечение весьма мелкого и тонкого золота по технологии винтовой сепарации традиционно высокое.

Шлюзовая технология для россыпей с легкопромывистыми песками и низким выходом тяжелой фракции обеспечивает вполне приемлемое извлечение даже мелкого и тонкого золота при условии соблюдения технологических режимов работы промприбора.

На практике, в особенности для труднопромывистых песков, потери со шлюза определяются не столько крупностью металла, сколько качеством выбора/работы узлов дезинтеграции и подготовки подаваемой на шлюз фракции (классификация, обесшламливание).

1. Замятин О.В., Кавчик Б.К. Расчет потерь золота с эфелями промывочных приборов по данным ситовых анализов. Зoлотодобыча, №111, с.9–16, 2008.

2. Лавров Н.П., Милентьев В.В., Умрихин Ф.Ф. Инструкция по нормированию технологических потерь золота при промывке золотосодержащих песков на промывочных приборах. Магадан: Кордис, 2004,19 с.

3. Замятин О.В. Обогащение золотосодержащих песков на шлюзах. Основные закономерности и технологические возможности процесса. Золотодобыча, №169, Декабрь, 2012.

4. Расчет нормативных потерь золота с эфелями промывочных приборов при добыче россыпного золота. ОНЛАЙН программа на сайте «Золотодобыча».