Электрогидравлический способ обогащения золотосодержащей глинистой руды коры выветривания

Значительная часть мировых запасов золота сосредоточена в золотоносных корах выветривания. Однако, золото в них содержится преимущественно в тонкодисперсной пластинчатой форме, большей частью связанное    и заключенное в рыхлые глинистые породы. Это создает известные проблемы его извлечения с использованием традиционных методов обогащения золотоносных руд. Физические и гидрохимические технологии дезинтеграции, применяемые сегодня для обогащения золотосодержащей глинистой руды, сложны, дорогостоящи и экологически небезопасны [1]. Поэтому для эффективной разработки подобных месторождений требуется создание и освоение инновационных технологий. Одной из таких технологий, активно отрабатываемой в настоящее время научно-производственной фирмой «ЭлектроГидроДинамика» (г. Санкт-Петербург), является технология, основанная на использовании электрогидравлического эффекта.

Сущность этого эффекта состоит в том, что при импульсном электрическом разряде в жидкости вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную работу [2]. Опыт авторов в применении этого эффекта для дробления в жидкой среде пород с различной твердостью их компонентов показал возможность обеспечения высокой степени избирательности, когда одни из компонентов разрушаются, а на другие - факторы электрогидравлического воздействия не оказывают влияния, что обеспечивает их сохранность. Избирательность воздействия достигается подбором режимов процесса.

Конструкция электрогидравлического устройства

Конструкция устройства предполагает наличие в нем емкости для жидкой среды со встроенными электродами. Питание электродов обеспечивается от разрядного контура, который в свою очередь заряжается от внешнего источника электроэнергии. Скорость процесса дробления породы пропорциональна количеству и энергии импульсов, вызывающих электрогидравлические удары.  Схема лабораторной установки, созданной на этих принципах, представлена на рис.1. Установка включает генератор высоковольтных импульсов, состоящий из высоковольтного источника тока (ИТ), импульсного конденсатора (ИК), в котором накапливается энергия разряда и коммутирующего устройства (КУ). Разряды происходят в рабочей емкости (РЕ) в рабочем зазоре (РЗ) между встроенными в нее электродами. В конструкцию установки включен контур для перекачки пульпы на основе струйного насоса (СН).  Рабочая емкость с загруженной в нее золотосодержащей глинистой породой заполняется водой. После включения установки в конденсаторе начинает накапливаться электрический заряд. По достижении заданного напряжения в импульсном конденсаторе в схеме формирования разряда с крутым фронтом срабатывает коммутирующее устройство, и импульсный конденсатор разряжается на рабочий зазор в рабочей емкости. После окончания обработки жидкая фракция в виде пульпы сливается в емкость для ее фильтрации. Конструкция и принцип организации процесса в рабочей емкости представлены на рис.2. На рис.3 показан общий вид опытной электрогидравлической установки для отмыва золотосодержащей породы от глины. В рабочую емкость вода подается снизу и вытекает через четыре верхних полиэтиленовых сливных трубопровода на фильтр из геотекстиля. Первая, электрогидравлическая ступень разделения фракций, происходит в рабочей емкости. Крупность вымываемой фракции определяется скоростью потока жидкости внутри рабочей емкости. Регулируя скорость подачи воды, можно регулировать размер вымываемой фракции. Вторая ступень разделения происходит на фильтре из геотекстиля. Здесь остаются фракции, которые он не пропускает. Фракции, проходящие через геотекстиль отстаиваются в специальной емкости под фильтром. Это еще одна ступень разделения фракций.

Рисунок 1. Схема электрогидравлической установки для обработки золотосодержащей глинистой породы высоковольтным электрическим разрядом

Рисунок 2. Конструкция и принцип организации процесса отмыва золотосодержащей породы от глины в рабочей емкости электрогидравлической установки

Рисунок 3. Опытная электрогидравлическая установка для отмыва золотосодержащей породы от глины

Конструктивная простота электрогидравлического устройства позволяет создавать на основе модульного принципа установки любой производительности. Производительность одного модуля составляет около 1 тн в час по исходному сырью.

Методика и результаты исследования эффективности электрогидравлической технологии

Режимы работы электрогидравлической установки определяются напряжением разряда, емкостью накопительного конденсатора, рабочим зазором между электродами в разряднике, количеством импульсов воздействия за один цикл обработки и скоростью восходящего потока рабочей жидкости. Рациональные значения этих параметров для процесса отмывки золотосодержащей породы от глины подбирались экспериментальным путем. Эффективность выбранных режимов была проверена электрогидравлической отмывкой от глины твердых фракций на образцах пяти типов глинистой породы. При подготовке образцов исходных материалов оценивался их фракционный состав и проводилось взвешивание материала, предназначенного для отмыва.

Анализ результатов электрогидравлической обработки образцов показал, что для качественной отмывки твердых частиц необходимо не более 300 разрядов, причем максимальное количество глинистых материалов вымывается за первые 100 разрядов. Доля твердой породы в образцах, подвергшихся отмывке, составила от 37 до 76%. Остальное приходилось на глинистую фракцию, не улавливаемую геотекстильным фильтром. Качество электрогидравлической отмывки проверялось сопоставлением массы твердой породы после обработки пробы с ее массой после последующей ручной промывки на сите с ячейкой 0,16 мм. Установлено, что в результате тщательной ручной допромывки вымывалось лишь от 1 до 7% частиц, в том числе остаточных глинистых. Таким образом, степень очистки золотоносной глинистой породы от глинистой фракции методом электрогидравлической обработки может достигать 93 … 99%. Затраты энергии на обработку одной тонны исходного материала составили 1,8 … 2,2 кВтч. Полученная в результате обработки нерассеянная чистая от глины порода в сравнении с исходными образцами показана на фотографиях рис.4.

Рисунок 4. Отмытая от глины нерассеянная порода в сравнении с исходными образцами

Для оценки фракционного состава отмытых частиц в рамках исследования каждой пробы они подвергались рассеиванию на классификационных решетках на фракции с размерами, мм: 8+; 5-8; 3-5; 2,5-3,0; 0,63-5,50; 0,16-0,63; 0,125-0,160; 0,125-. Результаты фракционного анализа рассева отмытой породы для одной из проб приведены на фотографии рис.5. и на гистограмме рис.6.

Рисунок 5. Результаты рассева отмытой породы исходного образца №1

Рисунок 6. Гистограмма частных остатков на ситах после рассева отмытой породы образца №1

Полученные результаты показали наличие твердых частиц в каждой фракции, что свидетельствует об эффективности избирательного воздействия выходных факторов электрогидравлического эффекта, обеспечивающего практически полное разрушение и удаление с пульпой лишь глинистых частиц породы.

Выводы

1. Электрогидравлическая технология позволяет добиться высокой степени очистки золотосодержащей породы от глины.
2. Степень отмыва породы регулируется подбором режимов электрогидравлической обработки, а фракционный состав получаемого материала — подбором классификационных решеток.
3. Избирательное воздействие электрогидравлического удара на отмываемую породу обеспечивает сохранение как крупного, так и мелкодисперсного пластинчатого золота в отмытых и рассеянных фракциях твердых частиц.
4. Для последующего извлечения чистого золота из обогащенной породы могут использоваться традиционные гравитационные методы.
5. Предлагаемая технология может найти применение как способ обогащения золотоносных глинистых руд, а также как способ извлечения золота из хвостов гравитационного обогащения.

Список литературы

1. Серый Р.С. Обоснование эффективных способов дезинтеграции высокоглинистых песков при открытой разработке россыпных месторождений благородных металлов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 25.00.20 / Серый Руслан Сергеевич. – Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2012. – 112 с.
2. Юткин Л.А.  Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. – 263 с.