yandex.metrica
Металлургия благородных металлов

Россыпи и руды золота

Если исключить золото, растворенное в воде морей и океанов добыча которого пока невыгодна из-за малости концентрации то основная масса его в природе находится в виде золотин – самородных частиц, различных по размерам и форме, распределенных в разных горных породах. Самый большой самородок золота имел массу 153 кг (Чили), а найденная в Шнееберге глыба серебра весила 40 т.

Золотины состоят отнюдь не из чистого золота, а из сплавов и соединений его с серебром, медью, железом, теллуром, селеном, реже висмутом, платиной, иридием и родием. Содержание благородных металлов в сплавах принято измерять пробами – тысячными долями по массе, в золотинах оно обычно составляет 750–900 проб. Главная примесь металла – серебро, в самородном золоте серебра до 30 %. Природный сплав электрум – одна из разновидностей золотин, среди которых различают также по повышенному содержанию отдельных примесей порпецит (Pd) бисмутоаурит (Bi), родит (Rh), платинистое золото. Теллуриды и селениды – химические соединения, из них наиболее обычен – калаверит АuТе2.

Форма золотин разнообразна, она может быть округлой пластинчатой, чешуйчатой, дендритоподобной и иной Чаще других встречаются плоские образования, вытянутые по одной из осей с крючковатыми выступами и ноздреватой неровной или бугорчатой поверхностью (рис. 91).

Формы золотин в коренных месторождениях и россыпях
Рис. 91. Формы золотин в коренных месторождениях и россыпях

Размеры золотин зависят от скорости геологической кристаллизации из гидротермальных растворов, в большинстве они короче 0,1 мм, часто встречается очень мелкое, иногда «невидимое» золото, входящее в состав твердых растворов в пирите и других сульфидах.

Серебро сравнительно редко встречается отдельными частицами или в сплавах без золота. В сульфидных рудах вместе с металлическими включениями в кристаллах галенита, халькопирита и других сульфидов обнаруживается аргентит Ag2S, а также изоморфные смеси антимонидов и арсенидов серебра с галенитом и аргентитом. В окисленных рудах нередок кераргирит – природный хлорид серебра AgCl.

Месторождения золота подразделяются на коренные, возникшие в результате первичных геологических процессов, и россыпи, образовавшиеся при вторичных преобразованиях коренных руд под действием сезонных изменений температуры, окисления, разрушения массивов и перемещения минералов водой и ветром.

Руды коренных месторождений, применительно к последующей их переработке, подразделяют на кварцевые и окисленные (не содержащие сульфидов), кварцево-сульфидные, теллуристые и др.

Вмещающими породами могут быть граниты и гнейсы либо сульфиды: пирит, пирротин, арсенопирит, халькопирит и др. В сульфидных рудах минералы меди и свинца – частые спутники золота, которое в них тонко вкраплено либо находится в виде изоморфной примеси.

Обычно золота в рудах 5–15 г/т, в редких богатых месторождениях бывает до сотен граммов на тонну. Рентабельный уровень зависит от состава породы и характера ее залегания. Если предполагается только извлечение золота, его должно быть более 3–5 г/т, иначе могут не оправдаться расходы на добычу и переработку. Большое значение имеет характер залегания – стоимость добычи и доставки руды.

В россыпях основная масса сульфидов окислена. Золотины находятся здесь в смеси, состоящей из валунов, гальки, песка и глины. Поверхностное залегание часто позволяет разрабатывать россыпи открытым механизированным способом с помощью драг, гидромониторов, экскаваторов и других высокопроизводительных машин, поэтому рентабельный уровень содержания золота здесь ниже – 150–300 мг/м3 песка.

Обогащение россыпей

Для отделения достаточно крупных золотин от породы применяют гравитацию, использующую различие плотностей самородного золота γ = 18000–19000 кг/м3, окисленных минералов (γ =2600–6000 кг/м3) и сульфидов (γ =5000–7000 кг/м3).

При равных или близких размерах тяжелые зерна быстрее оседают в воде, чем легкие. На частицу, падающую в вязкой среде, в частности в воде, действуют масса и трение. Вначале она оседает ускоренно, но одновременно возрастает трение и через некоторое время скорость падения становится постоянной «критической».

Отсадка – послойное расположение на дне сосуда частиц, выпавших из пульпы нескольких минералов, соответствующее их плотностям. Распределение по слоям наиболее четкое, если частицы имеют одинаковые размеры, например, в результате предварительного грохочения или классификации; однако последнее не обязательно: при малой высоте скорость не достигает критической, а зависит преимущественно от плотности. Для ограничения высоты падения и устранения захвата одних частиц другими отсадку проводят в пульсирующем потоке жидкости, который может иметь переменное направление – вверх и вниз или постоянное только вверх.

Диафрагмовая отсадочная машина имеет прямоугольный стальной корпус (рис. 92) и коническое днище, соединенное с ним резиновой диафрагмой.

Диафрагмовая отсадочная машина
Рис. 92. Диафрагмовая отсадочная машина: 1 – корпус; 2 – сито; 3 – подвижный конус; 4 – пробковый кран для выгрузки концентрата; 5 – резиновая диафрагма; 6 – эксцентрик

Действием штока с эксцентриком днище движется вверх и вниз, вызывая этим пульсацию пульпы с амплитудой 5–80 мм. В верхней части корпуса установлено решето из стальной сетки, а на нем уложена постель из стальных шариков или магнетита крупностью 15–16 мм. Тяжелые частицы, проникающие через постель, выгружаются снизу, а легкие, последовательно пройдя надрешетные пространства нескольких секций, уносятся сливом. Подача подрешетной и надрешетной воды, разрыхляющей постель, способствует разделению. Выход концентрата и содержание в нем золота зависят от присутствия иных тяжелых минералов, например сульфидов. Концентрата получают 0,2–0,8 % по (массе), золота в нем до 65 %.

Концентрационный стол – другой аппарат для гравитационного обогащения (рис. 93).

Концентрационный стол
Рис. 93. Концентрационный стол: 1 – дека; 2 – загрузочный ящик; 3 – нарифление; 4 – сотрясающий механизм

Он имеет рабочую поверхность – деку, покрытую линолеумом, холстом, резиной или цементом, кроме того, делают нарифление из деревянных планок. Деку устанавливают на станине с поперечным наклоном до 9 град. Пульпа руды с частицами приблизительно одинаковой крупности, подается в загрузочный ящик и вытекает из него на стол плоской струей. Особым механизмом деке сообщается возвратно-поступательное движение в продольном направлении, имеющее характер односторонних резких толчков с амплитудой 12–30 мм и частотой 230–300 в минуту.

При этом каждая частица испытывает действие потока воды, сносящего ее поперек, и толчков, отбрасывающих вдоль стола; в результате она движется под некоторым углом к диагонали и руда располагается на столе веером. Минералы с различными плотностями сходят со стола в разных его участках.

Шлюз – наклонная плоскость с бортами, по которой непрерывно сливается пульпа обогащаемого материала. Поведение твердых частиц при этом зависит от их плотности и размера, трения о поверхность шлюза и скорости потока. Стекающая пульпа расслаивается: тяжелые зерна опускаются в глубь потока, а легкие уносятся верхними его слоями. Крупные легкие частицы скатываются по шлюзу вместе со стекающей пульпой. Подбирая наклон, глубину потока и скорость его движения, можно достичь устойчивого оседания только нужных частиц. Предварительная классификация по крупности облегчает эту задачу.

Для покрытия шлюзов применяют кардерой – ворсисто-рубчатую прочную хлопчатобумажную ткань, вельвет с широкими редкими рубцами, плис, рифленую резину, войлок, сукно, груботканые ковры, брезент, холст, парусину и другие материалы.

Наиболее крупные частицы улавливают на шлюзах с поперечным рифлением, а мелкие требуют покрытий с коротким ворсом, почти гладких. В ячейках ворса возникают восходящие потоки воды, взмучивающие случайно осевшие легкие зерна, а тяжелые удерживаются даже при сравнительно быстром течении. Все это способствует достаточно четкому разделению минералов. С увеличением длины и упругости ворса извлечение золота в концентраты возрастает, которые, однако, при этом обедняются из-за повышенной засоренности легкими минералами.

По мере накопления концентрата разделение ухудшается, поэтому ворсистую поверхность периодически очищают; называя это сполоском. Частый сполоск снижает производительность. В этом отношении удобны шлюзы с соприкасающимися друг с другом длинными сторонами, опрокидывающимися деками, закрепленными на полуосях. Для сполоска одну из них наклоняют на 60 град, вниз и концентрат смывают струей воды, а другая продолжает работать.

Обычные размеры деки стационарного шлюза: площадь (0,75–1,2) х (1.8–5,4) м2, уклон 10–17 %, при кордерое до 29 %. Производительность, измеряемая количеством руды (т), которое пропускают по 1 м2 поверхности шлюза в сутки, при крупном золоте достигает 20, а при улавливании мелких золотин и сульфидов она снижается до единицы.

Ленточные шлюзы производительнее стационарных, они удобны для перечистки концентратов или при большом их выходе. Бесконечная резиновая лента, натянутая между двумя барабанами, имеет накладные борта, удерживающие ворсистый материал. Нижний ведущий барабан вращается от двигателя, он передвигает ленту со скоростью 0,75–1,5 м/мин. У ведомого барабана имеется устройство для сполоска это – брызгало и цилиндрическая щетка.

Ловушка – аппарат весьма простой по устройству, но полезный для выделения крупного золота (рис. 94).

Гидравлическая ловушка
Рис. 94. Гидравлическая ловушка: 1 – камера; 2 – подача воды; 3 – успокаивающий козырек; 4 – разгрузочные патрубки; 5 – сетка для улавливания крупных частиц

Железные пирамидальные камеры устанавливают каскадно с расчетом на самотек пульпы. В верхних частях их натянуты сетки, задерживающие наиболее крупные частицы, а мелкие периодически выгружают через нижние патрубки. Для лучшего разделения в среднюю часть камер непрерывно подается вода, турбулентность струи которой подавляют боковыми перегородками.

Схемы обогащения россыпей зависят от физических характеристик сырья. Если в песках до 10 % шламов и глины тогда требуется малое число простых обработок, а с увеличением этих примесей до 80 % схемы обогащения становятся сложнее, одна из них показана на рис.95.

Одна из схем обогащения песков
Рис. 95. Одна из схем обогащения песков

За последние десятилетия механизация добычи и обогащения привела к широкому использованию экскаваторов, бульдозеров, землесосов, гидромониторов и других машин, а также к конструированию и применению передвижных промывочных установок – приборов, содержащих различные наборы обогатительного оборудования. Такие установки легко разбирать, перевозить и собирать на новом месте, по мере истощения отдельных участков или малых россыпей. В состав установки входят скруббер, основные и хвостовые рифленые и ворсистые шлюзы, уловители самородков, иногда также иное оборудование. Со дна рек и озер золотоносные пески добывают и обогащают на драгах – передвижных установках, смонтированных на понтонах.

Переработка шлихов

Первичные концентраты гравитационного обогащения россыпей – серые шлихи – обычно бедны золотом. Схему дальнейшей их доводки выбирают в зависимости от состава. Для удаления сравнительно легких частиц применяют повторное обогащение на шлюзах, отсадочных машинах и концентрационных столах, получая различные оборотные продукты и обогащенные шлихи.

Шлихи доводят – перечищают на месте получения, а шлиховое золото доставляют в металлических контейнерах на аффинажные заводы.

Извлечение золота гравитационными методами зависит от особенностей перерабатываемого сырья и колеблется в широких пределах – 25–75 %.

Обогащение руд

Если руда, помимо извлечения золота, пригодна для выплавки меди и свинца, ее флотируют и часть благородных металлов, перешедшую в свинцовый или медный концентраты, извлекают плавкой и электролизом попутно с основным металлом. Иногда после флотации выгодно получать пиритный концентрат, из которого золото можно выделить гидрометаллургией. При отсутствии тяжелых металлов флотируют золотины и золотосодержащие сульфиды железа, концентраты потом цианируют.

Во всяком случае золотины крупнее 0,1 мм выгодно предварительно выделить сравнительно дешевой гравитацией; к тому же, они плохо флотируются.

Гравитационное обогащение коренных руд проводят с помощью описанных ранее аппаратов – ловушек, отсадочных машин, ворсистых шлюзов и концентрационных столов.

Для выделения тяжелых частиц теперь также применяют короткоконусные гидроциклоны.

Обычными гидроциклонами все чаще пользуются в схемах измельчения вместо классификаторов, они же служат для отделения тонкого, бедного золотом шлама.

Тонкое измельчение перед флотацией проводят стадиально в галечных или рудно-галечных мельницах, избегая загрязнения железом. Все шире пользуются самоизмельчением.

Для флотации применяют сульфогидрильные собиратели – ксантогенаты с разной длиной углеводородной цепи и эфиры дитиофосфорной кислоты. Вспенивателями служат сосновое масло или крезол. В случаях присутствия пирита, не содержащего золота, его подавляют известью.

0

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий